DSOC, un experimento que podría transformar la forma en que se comunican las naves espaciales, ha logrado la “primera luz”, enviando datos mediante láser hacia y desde mucho más allá de la Luna por primera vez.
El experimento de Comunicaciones Ópticas en el Espacio Profundo (DSOC) de la NASA ha enviado un láser de infrarrojo cercano codificado con datos de prueba desde casi 10 millones de millas (16 millones de kilómetros) de distancia (aproximadamente 40 veces más lejos que la Luna de la Tierra) al Telescopio Hale en el observatorio Palomar de Caltech en el condado de San Diego, California. Esta es la demostración más lejana jamás realizada de comunicaciones ópticas.
A bordo de la nave espacial Psyche recientemente lanzada, DSOC está configurado para enviar datos de prueba de gran ancho de banda a la Tierra durante su demostración tecnológica de dos años mientras Psyche viaja al cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California gestiona tanto DSOC como Psyche.
La demostración técnica logró su “primera luz” en las primeras horas del 14 de noviembre después de que su transceptor láser de vuelo (un instrumento de vanguardia a bordo de Psyche capaz de enviar y recibir señales de infrarrojo cercano) se fijara en una poderosa baliza láser de enlace ascendente transmitida desde el Laboratorio Óptico del Telescopio de Comunicaciones en las instalaciones de Table Mountain del JPL cerca de Wrightwood, California. La baliza de enlace ascendente ayudó al transceptor a apuntar su láser de enlace descendente de regreso a Palomar (que está a 100 millas, o 130 kilómetros, al sur de Table Mountain), mientras que los sistemas automatizados en el transceptor y las estaciones terrestres afinaron su orientación.
“Lograr la primera luz es uno de los muchos hitos críticos del DSOC en los próximos meses, allanando el camino hacia comunicaciones de mayor velocidad de datos capaces de enviar información científica, imágenes de alta definición y transmisión de video en apoyo del próximo gran salto de la humanidad: enviar humanos a Marte”, dijo Trudy Kortes, directora de Demostraciones Tecnológicas en la sede de la NASA en Washington.
Los datos de prueba también se enviaron simultáneamente a través de los láseres de enlace ascendente y descendente, un procedimiento conocido como “cerrar el enlace” que es el objetivo principal del experimento. Si bien la demostración de tecnología no transmite datos de la misión Psyche, trabaja en estrecha colaboración con el equipo de apoyo a la misión Psyche para garantizar que las operaciones de DSOC no interfieran con las de la nave espacial.
“La prueba del martes por la mañana fue la primera en incorporar completamente los recursos terrestres y el transceptor de vuelo, lo que requirió que los equipos de operaciones de DSOC y Psyche trabajaran en conjunto”, dijo Meera Srinivasan, líder de operaciones de DSOC en JPL. “Fue un desafío formidable y tenemos mucho más trabajo por hacer, pero durante un corto tiempo pudimos transmitir, recibir y decodificar algunos datos”.
Antes de este logro, el proyecto necesitaba marcar casillas en varios otros hitos, desde retirar la cubierta protectora del transceptor láser de vuelo hasta encender el instrumento. Mientras tanto, la nave espacial Psyche está llevando a cabo sus propias comprobaciones, incluido el encendido de sus sistemas de propulsión y pruebas de instrumentos que se utilizarán para estudiar el asteroide Psyche cuando llegue allí en 2028.
Primera luz y primeros bits
Con la primera luz exitosa, el equipo DSOC ahora trabajará en refinar los sistemas que controlan la orientación del láser descendente a bordo del transceptor. Una vez logrado, el proyecto puede comenzar su demostración del mantenimiento de la transmisión de datos de alto ancho de banda desde el transceptor a Palomar a varias distancias de la Tierra. Estos datos toman la forma de bits (las unidades de datos más pequeñas que una computadora puede procesar) codificados en los fotones del láser: partículas cuánticas de luz. Después de que un conjunto especial de detectores superconductores de alta eficiencia detecta los fotones, se utilizan nuevas técnicas de procesamiento de señales para extraer los datos de los fotones individuales que llegan al Telescopio Hale.
El experimento DSOC tiene como objetivo demostrar velocidades de transmisión de datos de 10 a 100 veces mayores que los sistemas de radiofrecuencia de última generación utilizados por las naves espaciales en la actualidad. Tanto las comunicaciones por radio como por láser de infrarrojo cercano utilizan ondas electromagnéticas para transmitir datos, pero la luz del infrarrojo cercano empaqueta los datos en ondas significativamente más estrechas, lo que permite que las estaciones terrestres reciban más datos. Esto ayudará a futuras misiones de exploración humana y robótica y respaldará instrumentos científicos de mayor resolución.
“La comunicación óptica es una bendición para los científicos e investigadores que siempre quieren más de sus misiones espaciales y permitirá la exploración humana del espacio profundo”, dijo el Dr. Jason Mitchell, director de la División de Tecnologías Avanzadas de Comunicaciones y Navegación dentro de la División de Comunicaciones y Navegación Espaciales de la NASA. (SCaN). “Más datos significan más descubrimientos”.
Si bien se ha demostrado la comunicación óptica en la órbita terrestre baja y en la Luna, DSOC es la primera prueba en el espacio profundo. Al igual que usar un puntero láser para rastrear una moneda de diez centavos en movimiento a una milla de distancia, apuntar un rayo láser a millones de millas requiere “apuntar” con extrema precisión.
La demostración también debe compensar el tiempo que tarda la luz en viajar desde la nave espacial hasta la Tierra a través de grandes distancias: en la distancia más alejada de Psyche de nuestro planeta, los fotones del infrarrojo cercano del DSOC tardarán unos 20 minutos en regresar (tardaron unos 50 segundos para viajar de Psyche a la Tierra durante la prueba del 14 de noviembre). En ese tiempo, tanto la nave espacial como el planeta se habrán movido, por lo que los láseres de enlace ascendente y descendente deben adaptarse al cambio de ubicación.
“Lograr la primera luz es un logro tremendo. Los sistemas terrestres detectaron con éxito los fotones láser del espacio profundo del transceptor de vuelo del DSOC a bordo de Psyche”, dijo Abi Biswas, tecnólogo del proyecto DSOC en el JPL. “Y también pudimos enviar algunos datos, lo que significa que pudimos intercambiar ‘bits de luz’ desde y hacia el espacio profundo”.
Más sobre la misión
DSOC es la última de una serie de demostraciones de comunicaciones ópticas financiadas por la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA y el programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales (SCaN) dentro de la Dirección de Misiones de Operaciones Espaciales de la agencia.
La misión Psyche está dirigida por la Universidad Estatal de Arizona. JPL es responsable de la gestión general de la misión, la ingeniería de sistemas, la integración y pruebas, y las operaciones de la misión. Psyche es la decimocuarta misión seleccionada como parte del Programa Discovery de la NASA bajo la Dirección de Misiones Científicas, administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la agencia en Huntsville, Alabama. El Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA, con sede en el Centro Espacial Kennedy de la agencia, gestionó el servicio de lanzamiento. Maxar Technologies en Palo Alto, California, proporcionó el chasis de la nave espacial de propulsión eléctrica solar de alta potencia.
Para obtener más información sobre DSOC, visita https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsoc
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech