Espaço

NASA bate recorde em comunicação a laser no espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/10/2024

Ilustração da sonda espacial Psique recebendo um sinal de laser da Terra. O experimento consiste em estações de subida e de descida de dados, bem como de um transceptor de laser na sonda.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Comunicação espacial a laser

Embora a exploração espacial seja diretamente associada a tudo o que entendemos como "alta tecnologia", transmitir dados pelo espaço está mais para tecnologia do século passado, quando ainda usávamos modems para nos conectar à nascente internet. Por exemplo, a sonda Novos Horizontes levou 20 meses para transmitir todas as imagens que coletou em um sobrevoo de poucos minutos em Plutão.

É por isso que a NASA vem trabalhando há mais de uma década na comunicação espacial a laser, que promete uma largura de banda mais condizente com a internet terrestre, eventualmente viabilizando missões que precisem ser acompanhadas em tempo real, como no caso de uma sonda robótica fazendo mineração em um asteroide, quando não dá para ficar esperando horas para que um comando vá até a nave e seu resultado volte ao centro de comando.

Depois de vários testes envolvendo satélites em órbita da Terra e equipamentos a bordo da Estação Espacial Internacional, a NASA fez agora aquele que parece ser o teste definitivo da comunicação espacial a laser: Um vídeo foi transmitido por um link de laser da Terra para a sonda espacial Psique, atualmente a cerca de 460 milhões de quilômetros de distância - essa é a mesma distância entre nosso planeta e Marte quando os dois planetas estão mais distantes.

A missão principal da Psique envolve estudar um asteroide rico em metais, localizado nos confins do Cinturão Principal de Asteroides, entre Marte e Júpiter - você deve se lembrar do tal "asteroide bilionário".

Mas a sonda espacial também levou a bordo um demonstrador de tecnologia chamado DSOC, sigla em inglês para Comunicações Ópticas no Espaço Profundo. O objetivo é justamente testar comunicações a laser de alta velocidade que possam ser usadas em futuras missões. Foi este teste que agora foi realizado com sucesso.

Esta visualização mostra a posição da Psique quando a estação terrestre transmitiu seu vídeo por laser a cerca de 460 milhões de quilômetros de distância.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Vídeos pelo espaço

A maior dificuldade em estabelecer links de comunicação por luz com naves espaciais está justamente em acertar o feixe de luz em uma sonda espacial, pouco maior do que uma geladeira, a milhões de quilômetros de distância e, ainda por cima, em movimento.

O experimento DSOC (Comunicações Ópticas no Espaço Profundo) consiste em um transceptor de laser e duas estações terrestres. A conexão é estabelecida da Terra por um laser de 7 quilowatts de potência, localizado no Laboratório de Propulsão a Jato, na Califórnia, que funciona como estação de transmissão, enviando dados ao transceptor na sonda espacial. O histórico telescópio Hale, no Observatório Palomar, com 5 metros de abertura, funciona como estação de conexão descendente, para a qual o transceptor de laser da sonda espacial envia seus dados.

O teste envolveu a transmissão de um vídeo de 45 segundos, em ultra-alta definição, da estação terrestre para a sonda, e a transmissão para a Terra de um vídeo que estava gravado na memória da Psique. Quase 11 terabits de dados foram transmitidos nos dois sentidos durante a demonstração.

"Um objetivo fundamental do sistema era provar que a redução da taxa de dados era proporcional ao inverso do quadrado da distância," disse Abi Biswas, coordenador do teste. "Nós alcançamos esse objetivo e transferimos enormes quantidades de dados de teste de e para a espaçonave Psique via laser."

Os dados trafegaram pelo espaço codificados em luz no comprimento de onda do infravermelho próximo, que tem uma frequência mais alta do que as ondas de rádio usadas hoje. Essa frequência mais alta permite que mais dados sejam compactados em uma transmissão, permitindo taxas muito mais altas de transferência de dados.

A velocidade efetiva foi pelo 100 vezes mais alta do que a utilizada, por exemplo, pela sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter), que leva 90 minutos para transmitir uma única foto de Marte para a Terra. Com um sistema a laser, essa mesma foto chegaria à Terra em cerca de 5 minutos.

Em um esforço paralelo, a NASA também está testando comunicações espaciais por raios X.