La NASA experimenta con éxito con antenas ópticas, abriendo un nuevo capítulo en las comunicaciones láser en el espacio profundo

Recientemente, la NASA anunció que una antena híbrida en su Red de Espacio Profundo (DSN) ha rastreado y decodificado con éxito señales láser del infrarrojo cercano de la nave espacial "Prosaic".
Esta antena experimental no solo tiene la capacidad de recibir señales de RF, sino que también realiza con éxito la recepción y el procesamiento de señales ópticas, lo que brinda nuevas posibilidades para el desarrollo de la tecnología de comunicación láser en el espacio profundo.
En este experimento, la antena se fijó con éxito en las señales láser de RF y del infrarrojo cercano emitidas por la nave espacial Psyker durante su vuelo en las profundidades del espacio, lo que demuestra el potencial de la antena parabólica gigante de DSN para la transición a comunicaciones ópticas/láser. Esta transición no sólo mejorará la exploración espacial, sino que también proporcionará un soporte más sólido para las redes del espacio profundo a medida que crezcan los requisitos de la red.
La antena híbrida, llamada Estación Espacial Profunda 13, está ubicada en el Centro de Comunicaciones del Espacio Profundo Goldstone cerca de Barstow, California. Desde noviembre de 2023, ha estado rastreando láseres de enlace descendente para la demostración de tecnología de Comunicaciones Ópticas en el Espacio Profundo (DSOC) de la NASA. El transceptor láser volador para esta demostración de tecnología está a bordo del lanzamiento de la nave espacial Psyker por parte de la agencia el 13 de octubre de 2023.
Los programas DSN, DSOC y Psyche están gestionados por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en el sur de California. "Poco después de que se iniciara la demostración de la tecnología, nuestra antena híbrida se fijó exitosa y confiablemente en el enlace descendente DSOC y captó la señal de radiofrecuencia de Psyche. Este es un hito para nuestras primeras comunicaciones sincronizadas de radio y frecuencia óptica en el espacio profundo".
A finales de 2023, la antena híbrida descargó datos de la nave espacial Pursek, que se encuentra a 32 millones de kilómetros (20 millones de millas) de distancia, a una velocidad de 15,63 megabits por segundo, unas 40 veces más rápido que las comunicaciones por radiofrecuencia sobre el planeta. misma distancia. Para el 1 de enero de 2024, la antena había descargado con éxito otra foto del equipo que se había subido al DSOC antes del lanzamiento del Psyker.
Mecanismos específicos
Para permitir la detección de fotones láser, siete espejos segmentados ultraprecisos están montados dentro de la antena híbrida. Estos espejos imitan la apertura de recolección de luz de un telescopio con una apertura de 3,3-pies (1-metros) y, a medida que los fotones láser llegan a la antena, cada espejo refleja los fotones y los redirige con precisión a una alta resolución. cámara de exposición. Las señales láser recopiladas por la cámara se transmiten luego a través de fibra óptica a un detector de fotón único de nanocables semiconductores enfriado criogénicamente, que fue diseñado y construido por el Laboratorio de Microdispositivos del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL).
Barzia Tehrani, subgerente y gerente de entrega de sistemas terrestres de comunicaciones de antena híbrida del JPL, dijo: "Este es un sistema óptico altamente compatible construido sobre una estructura flexible de 34-metros. Usamos un sistema de espejos, sensores de precisión y cámaras para alinea y guía activamente la luz láser desde el espacio profundo hacia la fibra óptica que llega al detector".
También reveló que el equipo espera que en el futuro la antena pueda detectar señales láser que emanan de Marte en su punto más alejado de la Tierra (2,5 veces la distancia del Sol a la Tierra). Psyker alcanzará esta distancia en junio, viajando al cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter para investigar el asteroide Psyker, rico en metales.
El espejo de siete segmentos de la antena es una prueba de concepto que permitirá el uso futuro de un espejo de 64-segmentos mucho más grande y potente, el equivalente a un 26-pie ({{ Telescopio de apertura de 6}} metros).
Soluciones de infraestructura
DSOC está allanando el camino para comunicaciones de mayor velocidad de datos capaces de transmitir información científica compleja, videos e imágenes de alta definición en apoyo del próximo gran salto de la humanidad: enviar humanos a Marte. Una demostración reciente de esta tecnología ha transmitido con éxito el primer vídeo de ultra alta definición desde el espacio exterior a una velocidad de bits récord, lo que supone un gran avance en las comunicaciones en el espacio profundo.
La DSN (Deep Space Network) tiene 14 sitios en todo el mundo, ubicados en California, Madrid y Canberra, Australia. Estas antenas híbridas son capaces de recibir grandes cantidades de datos mediante comunicaciones ópticas, complementadas con radiofrecuencias para recibir datos de ancho de banda más pequeño, como datos de telemetría (incluida la información sobre el estado y la posición de las naves espaciales).