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<\/p>\nTras las pruebas exitosas de la tecnolog\u00eda DSOC en la \u00f3rbita terrestre y en la Luna, la NASA ahora est\u00e1 utilizando tecnolog\u00edas de comunicaciones \u00f3pticas del espacio profundo para probar comunicaciones l\u00e1ser a distancias cada vez mayores. Mientras estaba a bordo de la misi\u00f3n Psyche de la agencia, DSOC ya envi\u00f3 video v\u00eda l\u00e1ser a la Tierra desde 31 millones de kil\u00f3metros (19 millones de millas) de distancia y su objetivo es demostrar que se pueden enviar datos de alto rendimiento incluso desde Marte.<\/p>\n
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La misi\u00f3n Psyche de la NASA se lanz\u00f3 el 13 de octubre de 2023 con el objetivo de explorar lo que podr\u00eda ser el n\u00facleo met\u00e1lico expuesto del antiguo planeta. La demostraci\u00f3n de Comunicaciones \u00d3pticas en el Espacio Profundo (DSOC) de la NASA probar\u00e1 el uso de l\u00e1seres para transmitir y recibir m\u00e1s datos desde naves espaciales distantes de lo que es posible con las ondas de radio utilizadas actualmente.<\/p>\n
Usar un rayo l\u00e1ser estrecho para comunicarse con una nave espacial a 300 millones de kil\u00f3metros de distancia es un desaf\u00edo tanto a escala interplanetaria como cu\u00e1ntica. Sin embargo, si tiene \u00e9xito, la demostraci\u00f3n DSOC podr\u00eda abrir un mundo completamente nuevo de posibilidades para futuras misiones al espacio profundo.<\/p>\n
\u00abLa tecnolog\u00eda de fibra \u00f3ptica en la Tierra ha permitido velocidades de transferencia de datos incre\u00edbles para aplicaciones como Internet\u00bb, dice Clemens Hees, jefe de tecnolog\u00eda \u00f3ptica del Centro Europeo de Operaciones Espaciales de la ESA (Agencia Espacial Europea) en Darmstadt, Alemania. \u00abSin embargo, la transmisi\u00f3n de datos desde naves espaciales a distancias interplanetarias todav\u00eda se limita al uso de ondas de radio\u00bb.<\/p>\n
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\u201cYa hemos demostrado que las comunicaciones \u00f3pticas pueden proporcionar velocidades de datos mucho m\u00e1s altas para los sat\u00e9lites de observaci\u00f3n de la Tierra y los sat\u00e9lites de telecomunicaciones en \u00f3rbitas terrestres bajas. Pero para utilizarlo a largas distancias en el espacio, necesitamos l\u00e1seres potentes y de alta precisi\u00f3n y detectores de fot\u00f3n \u00fanico ultrasensibles, que todav\u00eda no existen con las caracter\u00edsticas necesarias\u201d.<\/p>\n
Utilizando pulsos de luz a una frecuencia m\u00e1s alta que las ondas de radio, las comunicaciones \u00f3pticas pueden transmitir m\u00e1s datos en un per\u00edodo de tiempo determinado. Esta mayor velocidad de datos podr\u00eda permitir que futuras misiones al espacio profundo a ciertas distancias de la Tierra utilicen instrumentos cient\u00edficos m\u00e1s sofisticados y devuelvan muchos m\u00e1s datos de los que son posibles actualmente.<\/p>\n
Sin embargo, probar nueva tecnolog\u00eda en una misi\u00f3n al espacio profundo, donde cada kilogramo de carga \u00fatil debe seleccionarse cuidadosamente, es una oportunidad \u00fanica. El DSOC de la NASA es la primera oportunidad para generar confianza en las comunicaciones \u00f3pticas del espacio profundo y mejorar su preparaci\u00f3n para su uso en misiones espaciales. La ESA y la NASA tienen una asociaci\u00f3n de larga data en comunicaciones e interoperabilidad en el espacio profundo.<\/p>\n
Esta colaboraci\u00f3n permite que las naves espaciales de la ESA se comuniquen con las estaciones terrestres de la NASA y las misiones de la NASA se comuniquen con las estaciones Estrack de la ESA, de forma similar a c\u00f3mo los tel\u00e9fonos m\u00f3viles europeos son compatibles con las redes celulares de EE. UU. y viceversa. Este sistema de compatibilidad cruzada permite comunicaciones fluidas a trav\u00e9s de vastas distancias interplanetarias y simboliza una fuerte cooperaci\u00f3n internacional en la exploraci\u00f3n espacial.<\/p>\n
Ambas agencias est\u00e1n desarrollando su propia infraestructura terrestre para comunicarse con DSOC. Esta infraestructura terrestre debe construirse a gran altura para evitar la mayor influencia posible de la atm\u00f3sfera terrestre y la capa de nubes. Por ejemplo, las instalaciones de la NASA est\u00e1n ubicadas en las regiones monta\u00f1osas de California, lo que permite que all\u00ed existan condiciones atmosf\u00e9ricas limpias. La ESA opera el telescopio Aristarco de 2,3 metros situado a 2.340 m en el Observatorio de Chelmos en Grecia.<\/p>\n
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Ambos observatorios son propiedad y est\u00e1n operados por el Instituto de Astronom\u00eda y Astrof\u00edsica, Aplicaciones Espaciales y Teledetecci\u00f3n (IAASARS) del Observatorio Nacional de Atenas, socio clave en esta demostraci\u00f3n de DSOC, el enlace \u00f3ptico m\u00e1s largo jam\u00e1s realizado en Europa. El receptor l\u00e1ser terrestre de la ESA para comunicaciones en el espacio profundo ser\u00e1 una unidad receptora compleja conocida como \u00abbanco \u00f3ptico\u00bb. Este receptor se montar\u00e1 de forma segura en la parte posterior del telescopio Aristarco.<\/p>\n
\u00abEl detector del receptor debe ser muy sensible para detectar part\u00edculas cu\u00e1nticas individuales de luz (fotones) del DSOC enviadas a cientos de millones de kil\u00f3metros\u00bb, dice Sinda Mezhri, ingeniera \u00f3ptica principal del sistema receptor l\u00e1ser terrestre de la ESA. \u201cPara detectar fotones individuales, el detector debe ser superconductor, es decir, que pueda conducir electricidad sin ninguna resistencia. Para ello, el detector receptor se enfriar\u00e1 a -272,15 grados Celsius (1 Kelvin). La absorci\u00f3n de un fot\u00f3n altera el estado superconductor del detector, creando un pulso el\u00e9ctrico mensurable\u201d.<\/p>\n
El detector tambi\u00e9n enfrenta un desaf\u00edo \u00fanico: debe estar enfriado criog\u00e9nicamente pero a\u00fan as\u00ed poder moverse cuando el telescopio gira y sigue a la nave espacial a trav\u00e9s del cielo. Los sistemas criog\u00e9nicos suelen resistir el movimiento y mantener un enfriamiento constante mientras se mueven es otro desaf\u00edo tecnol\u00f3gico importante.<\/p>\n
El receptor l\u00e1ser terrestre tambi\u00e9n incluye componentes electr\u00f3nicos para monitorear la intensidad de la se\u00f1al del DSOC. Si la se\u00f1al se debilita, el sistema ajustar\u00e1 autom\u00e1ticamente la posici\u00f3n del telescopio para mantener la intensidad de la se\u00f1al y transmitir\u00e1 esta informaci\u00f3n a un transmisor l\u00e1ser a 37 km de distancia, asegurando una alineaci\u00f3n precisa. Una instalaci\u00f3n de este tipo requiere el desarrollo de software especializado para coordinar eficazmente estas operaciones.<\/p>\n
\u00abEl l\u00e1ser debe ser tan potente que destruir\u00eda la capa protectora de sus componentes \u00f3pticos y espejos y derretir\u00eda la fibra \u00f3ptica convencional si no se tomaran las precauciones necesarias durante su dise\u00f1o\u00bb, dice el ingeniero \u00f3ptico jefe del Transmisor L\u00e1ser Terrestre de la ESA, Andrea Di Mira. \u00abY combinamos hasta siete haces separados que deben funcionar juntos a la perfecci\u00f3n\u00bb.<\/p>\n
Combinando siete haces, el l\u00e1ser de la ESA podr\u00e1 transmitir fotones codificados con informaci\u00f3n lo suficientemente brillante como para que DSOC los detecte a una distancia de aproximadamente 1,5 a 2,5 unidades astron\u00f3micas (220 a 370 millones de kil\u00f3metros) de la Tierra. Estas distancias ser\u00edan t\u00edpicas, por ejemplo, para una futura misi\u00f3n a Marte. La NASA cree que puede extender esta tecnolog\u00eda a distancias a\u00fan mayores. Adem\u00e1s de un alto brillo, el rayo l\u00e1ser debe apuntar con precisi\u00f3n hacia la nave espacial distante. La precisi\u00f3n requerida es similar a apuntar con un puntero l\u00e1ser desde la Tierra a un peque\u00f1o cr\u00e1ter de la Luna.<\/p>\n
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La participaci\u00f3n de la ESA en la demostraci\u00f3n DSOC fue posible gracias a un consorcio de empresas europeas entre las que se encontraban qtlabs, Single Quantum, General Atomics Synopta, qssys, Safran Data Systems y NKT Photonics Ltd, as\u00ed como el Observatorio Nacional de Atenas, que proporciona acceso a Helmos y el Observatorio Kryoneri. El proyecto est\u00e1 financiado a trav\u00e9s del Programa General de Apoyo Tecnol\u00f3gico de la ESA y el Elemento de Desarrollo Tecnol\u00f3gico.<\/p>\n
\u00abCon este proyecto realmente estamos desafiando a la industria europea\u00bb, afirma Cinda Mejri. \u201cPero aceptaron con gusto el desaf\u00edo. El trabajo que est\u00e1n haciendo aqu\u00ed tambi\u00e9n podr\u00eda darles una ventaja en el desarrollo de tecnolog\u00edas importantes para aplicaciones como la distribuci\u00f3n de claves cu\u00e1nticas, utilizada para comunicaciones seguras, y la obtenci\u00f3n de im\u00e1genes cu\u00e1nticas\u201d.<\/p>\n
Los experimentos DSOC de la ESA tendr\u00e1n lugar en 2025, cuando la nave espacial est\u00e9 lo suficientemente lejos de la Tierra como para ser representativa de futuras misiones de exploraci\u00f3n y ciencia del espacio profundo. Si tiene \u00e9xito, la demostraci\u00f3n podr\u00eda allanar el camino para una nueva generaci\u00f3n de exploraci\u00f3n del sistema solar y el desarrollo de estaciones de comunicaciones \u00f3pticas en el espacio profundo en la Tierra.<\/p>\n
DSOC opera junto con la misi\u00f3n Psyche de la NASA, pero no transmitir\u00e1 datos a la misi\u00f3n Psyche. El objetivo principal de la misi\u00f3n Psyche es explorar el misterioso asteroide del mismo nombre rico en metales. Los cient\u00edficos creen que los planetas terrestres rocosos como la Tierra contienen n\u00facleos met\u00e1licos, pero su ubicaci\u00f3n tan profunda debajo de la superficie hace que sea dif\u00edcil estudiarlos. El asteroide Psyche ofrece una oportunidad \u00fanica para estudiar la historia y la formaci\u00f3n de los planetas terrestres.<\/p>\n
Psyche fue descubierto por primera vez por el astr\u00f3nomo italiano Annibale de Gasparis en 1852 y fue el decimosexto asteroide jam\u00e1s descubierto. Casi dos siglos despu\u00e9s, Italia alberga ahora la Direcci\u00f3n de Protecci\u00f3n Planetaria de la ESA, que est\u00e1 especialmente entusiasmada por ver los resultados de la misi\u00f3n Psyche. La comprensi\u00f3n de la humanidad sobre los asteroides est\u00e1 creciendo r\u00e1pidamente: estamos mejorando en la detecci\u00f3n de peque\u00f1os asteroides antes de que choquen con la Tierra, detectando los que vuelan cerca, acerc\u00e1ndonos a ellos para estudiarlos con naves espaciales e incluso devolviendo muestras de asteroides a la Tierra.<\/p>\n
La misi\u00f3n Psyche y la demostraci\u00f3n de tecnolog\u00eda DSOC que la acompa\u00f1a avanzar\u00e1n en nuestra comprensi\u00f3n de los or\u00edgenes de nuestro Universo y mejorar\u00e1n nuestra capacidad de transmitir grandes vol\u00famenes de datos cient\u00edficos a la Tierra.<\/p>\n