Ilustración de la demostración del repetidor de comunicaciones láser de la NASA que se comunica a través de enlaces láser. Créditos: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

El lanzamiento del 5 de diciembre de un cohete Atlas V 551 de United Launch Alliance que transportaba la misión Space Test Program-3 (STP-3) del Departamento de Defensa ha sido cancelado. Durante las operaciones iniciales, se descubrió una fuga en el sistema de almacenamiento terrestre Rocket Propellant-1 (RP-1).

El lanzamiento de la misión, que alberga la Demostración de retransmisiones de comunicaciones láser (LCRD) de la NASA y el NASA-U.S. Pathfinder del Espectro-Coronagrafo Ultravioleta del Laboratorio de Investigación Naval (UVSC): ahora está programado para las 4:04 am EST (9:04 UTC) del lunes 6 de diciembre. La cobertura en vivo del lanzamiento está programada para transmitirse en NASA Television, el sitio web de la agencia y la aplicación de la NASA a partir de las 3:30 a.m. EST (8:30 UTC) del 6 de diciembre.

Las comunicaciones láser, también llamadas comunicaciones ópticas porque utilizan la luz para enviar información, ofrecen velocidades de datos más altas que los sistemas de radiofrecuencia tradicionales, lo que permite que se transmitan más datos con cada transmisión. LCRD probará las comunicaciones láser de espacio a tierra con las estaciones terrestres en Hawai y California. Más adelante en la misión, LCRD recibirá y transmitirá datos desde un terminal óptico que la NASA colocará en la Estación Espacial Internacional.

Seis cosas que debes saber sobre la misión LCRD

1. Las comunicaciones láser transformarán la forma en que la NASA recibe información desde y hacia el espacio.

Desde los albores de la exploración espacial, la NASA ha utilizado sistemas de radiofrecuencia para comunicarse con astronautas y naves espaciales. Sin embargo, a medida que las misiones espaciales generan y recopilan más datos, aumenta la necesidad de mejorar las capacidades de comunicación. LCRD aprovecha el poder de las comunicaciones láser, que utilizan luz infrarroja en lugar de ondas de radio, para codificar y transmitir información hacia y desde la Tierra.

Tanto las ondas de radio como las ondas de luz infrarroja láser son formas de radiación electromagnética con longitudes de onda en diferentes puntos del espectro. Las misiones codifican sus datos científicos en señales electromagnéticas para enviarlas de regreso a la Tierra.

La luz infrarroja utilizada para las comunicaciones láser se diferencia de las ondas de radio porque se produce en una frecuencia mucho más alta, lo que permite a los ingenieros incluir más datos en cada transmisión. Más datos arrojan más información y descubrimientos sobre el espacio a la vez.

Usando láseres infrarrojos, LCRD enviará datos a la Tierra desde una órbita geosincrónica a 1,2 gigabits por segundo (Gbps). A esta velocidad y distancia, se puede descargar una película en menos de un minuto.

El LCRD volará como una carga útil alojada a bordo de una nave espacial del Departamento de Defensa como parte de la misión del Programa de Prueba Espacial (STP-3). LCRD continuará la exploración de las comunicaciones láser de la NASA para respaldar futuras misiones a la Luna y más allá. Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA

2. Las comunicaciones láser permitirán que las naves espaciales envíen a casa más datos en un solo enlace descendente.

Si vivías a finales de los 80 y principios de los 90, recordarás las velocidades de acceso telefónico a Internet terrestre: lentas y desesperantes. La incorporación de comunicaciones láser a las naves espaciales es similar al uso que hace la humanidad de Internet de alta velocidad con tecnologías como las redes de fibra óptica: revolucionario.

Radio waves versus optical waves
Ondas de radio versus ondas ópticas
Créditos: NASA

Nuestras conexiones a Internet en el hogar en estos días permiten que videos, programas y contenido de alta definición lleguen a nuestras pantallas casi instantáneamente, en parte debido a que las conexiones de fibra óptica envían luz láser densamente empaquetada con datos a través de cables de plástico o vidrio, creando una experiencia de usuario más rápida.

Este mismo concepto, menos los cables de fibra, se aplica a las comunicaciones láser basadas en el espacio, lo que permite que las naves espaciales envíen imágenes y videos de alta resolución a través de enlaces láser.

Con las comunicaciones láser, las naves espaciales pueden enviar más datos a la vez en una sola descarga. La NASA y la industria aeroespacial están aprovechando estos nuevos desarrollos y creando más misiones que utilizan láseres para complementar los satélites de radiofrecuencia.

3. La carga útil tiene dos módulos ópticos, o telescopios, para recibir y transmitir señales láser.

LCRD es un satélite de retransmisión con muchos componentes altamente sensibles que proporcionan mayores comunicaciones. Como repetidor, LCRD elimina la necesidad de que las misiones espaciales tengan una línea de visión directa con las antenas en la Tierra. LCRD tiene dos terminales ópticos: un terminal recibe datos de una nave espacial, mientras que el otro transmite datos a estaciones terrestres en la Tierra.

Los módems de LCRD traducen datos digitales en señales láser, que luego se transmiten a través de haces de luz codificados, invisibles para el ojo humano, por los módulos ópticos del repetidor. LCRD puede enviar y recibir datos, creando una ruta continua para el flujo de datos de la misión hacia y desde el espacio. Juntas, estas capacidades hacen que LCRD NASA sea el primer repetidor óptico bidireccional punto a punto .

Estos son solo algunos de los componentes que componen la carga útil del LCRD, que en conjunto tiene el tamaño de un colchón de cama de matrimonio.

4. LCRD depende de dos estaciones terrestres en California y Hawaii.

Una vez que LCRD recibe la información y la codifica, la carga útil envía los datos a estaciones terrestres, cada una de las cuales está equipada con telescopios para recibir la luz y módems para traducir la luz codificada nuevamente en datos digitales.

Las estaciones terrestres de LCRD se conocen como Optical Ground Stations (OGS) -1 y -2, y están ubicadas en Table Mountain en el sur de California y en el volcán Haleakalā en Maui, Hawaii.

Si bien las comunicaciones láser pueden proporcionar mayores tasas de transferencia de datos, las perturbaciones atmosféricas, como las nubes y las turbulencias, pueden interferir con las señales láser a medida que viajan a través de la atmósfera de la Tierra.

Las ubicaciones para OGS-1 y OSG-2 fueron elegidas por sus condiciones climáticas claras y ubicaciones remotas a gran altitud. La mayor parte del tiempo en esas zonas las nubes están por debajo de la cima de las montañas, dejando cielos relativamente despejados perfectos para las comunicaciones láser.

5. LCRD permite que el gobierno, el mundo académico y los socios comerciales prueben las capacidades del láser desde una órbita geosincrónica.

LCRD demostrará la viabilidad de los sistemas de comunicaciones láser desde una órbita geosincrónica, a unas 22.000 millas sobre la superficie de la Tierra.

Antes de apoyar otras misiones, LCRD pasará dos años realizando pruebas y experimentos. Durante este tiempo, OGS-1 y OGS-2 actuarán como «misiones», enviando datos desde una estación a LCRD y luego a la otra.

LCRD comunica datos desde la estación espacial a la Tierra. Créditos: NASA / Dave Ryan

LCRD probará la funcionalidad del láser con experimentos de la NASA, otras agencias gubernamentales, el mundo académico y empresas comerciales. Algunos de estos experimentos incluyen el estudio de las perturbaciones atmosféricas en las señales láser y la demostración de operaciones fiables del servicio de retransmisión.

Estas pruebas permitirán a la comunidad aeroespacial aprender de LCRD y perfeccionar aún más la tecnología para su implementación futura. La NASA está brindando estas oportunidades para aumentar los conocimientos sobre las comunicaciones láser y promover su uso operativo.

Después de su fase experimental, LCRD apoyará misiones en el espacio, incluida un terminal óptica que se instalará en la Estación Espacial Internacional. Este terminal recopilará datos de experimentos científicos a bordo y luego transmitirá la información a LCRD para ser transmitida a la Tierra.

6. LCRD es una de las muchas próximas emocionantes misiones láser.

LCRD es el primer sistema de repetidor de comunicaciones láser de la NASA. Sin embargo, hay muchas misiones en desarrollo que demostrarán y probarán capacidades adicionales de las comunicaciones láser.

  • La carga útil de Terabyte Infrared Delivery (TBIRD) CubeSat demostrará enlaces descendentes láser a 200 Gbps, un nuevo récord para las velocidades de datos de comunicaciones láser.
  • El primer usuario de LCRD será el terminal amplificador y módem de usuario de órbita terrestre baja LCRD integrado (ILLUMA-T) a bordo de la estación espacial. ILLUMA-T proporcionará al laboratorio en órbita velocidades de datos de 1,2 Gbps para comunicar imágenes y videos de alta resolución de experimentos en curso a la Tierra.
  • El terminal Orion Artemis II Optical Communications System (O2O) permitirá una alimentación de video de ultra alta definición a través de luz infrarroja entre la Tierra y los astronautas Artemis II que viajan alrededor de la Luna.
  • En 2026, la misión Psyche llegará a su destino: un asteroide a más de 150 millones de millas de la Tierra. Psyche llevará la carga útil de comunicación óptica del espacio profundo (DSOC) para probar las comunicaciones láser frente a los desafíos distintivos que presenta la exploración del espacio profundo.
Misiones de comunicación láser de la NASA. Créditos: NASA / Dave Ryan

Todas estas misiones ayudarán a la comunidad aeroespacial a estandarizar las comunicaciones láser para su implementación en misiones futuras. Con los láseres iluminando el camino, la NASA puede obtener más información del espacio que nunca.

LCRD es una carga útil de la NASA a bordo del Programa de pruebas espaciales Satellite-6 (STPSat-6) del Departamento de Defensa. STPSat-6, parte de la misión Space Test Program 3 (STP-3), se lanzará en un cohete United Launch Alliance Atlas V 551 desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida. STP es operado por el Comando de Sistemas Espaciales de la Fuerza Espacial de los Estados Unidos.

LCRD está dirigido por Goddard y en asociación con el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y el Laboratorio Lincoln del MIT. LCRD está financiado a través del programa de Misiones de Demostración de Tecnología de la NASA, parte de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial, y el programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales (SCaN) en la Sede de la NASA.

Articulo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Katherine Schauer – Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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