Conforme avanza el tiempo y las misiones de exploración espacial se multiplican, y con la perspectiva de la presencia humana en diversos puntos del espacio, resulta natural la necesidad de mejorar y desarrollar métodos más efectivos de comunicación. 

En este contexto, el experimento DSOC (Comunicaciones Ópticas del Espacio Profundo) a bordo de la nave espacial Psyche de la NASA ha logrado transmitir, por primera vez, un mensaje a la Tierra utilizando un láser infrarrojo cercano codificado con datos de prueba desde una distancia de casi 16 millones de kilómetros, aproximadamente 40 veces más lejos que la distancia entre la Luna y la Tierra. 

Este hito, la demostración de comunicaciones ópticas más lejana jamás realizada, según un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, supone un avance significativo en la forma en que las naves espaciales pueden comunicarse.

DSOC, un demostrador técnico de dos años que acompaña a la nave espacial Psyche en su ruta hacia el asteroide Psyche del cinturón principal entre Marte y Júpiter, alcanzó su "primera luz" el 14 de noviembre, cuando el transceptor láser de la nave espacial se conectó a una potente baliza láser de enlace ascendente desde el Laboratorio del Telescopio de Comunicaciones Ópticas en Table Mountain, California. Esta conexión permitió al transceptor orientar su láser de enlace descendente hacia Palomar, ubicado a 130 kilómetros al sur. Los sistemas automatizados ajustaron con precisión la puntería durante este proceso.

Tras el éxito inicial, el equipo del DSOC se enfocará ahora en perfeccionar los sistemas que controlan la orientación del láser de descenso a bordo del transceptor. Una vez logrado, el proyecto podrá demostrar la transmisión de datos de gran ancho de banda desde el transceptor a Palomar a varias distancias de la Tierra.

Avance crucial para futuras misiones espaciales

Este logro no solo representa un avance tecnológico, sino que también implica un aumento significativo en la velocidad de transmisión de datos. Mientras tradicionalmente se han utilizado ondas de radio para comunicarse con naves espaciales distantes, las frecuencias de luz más altas, como el infrarrojo cercano, ofrecen un ancho de banda mayor y, por ende, un aumento masivo en la velocidad de transmisión de datos. Según la NASA, el DSOC tiene como objetivo demostrar velocidades de transmisión entre 10 y 100 veces superiores a los sistemas de radiocomunicación actuales.

Este avance es crucial para futuras misiones espaciales, especialmente aquellas que involucran la exploración humana de Marte. La directora de Demostraciones Tecnológicas de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA, Trudy Kortes, destaca que este hito allana el camino para comunicaciones de mayor velocidad capaces de enviar información científica, imágenes de alta definición y vídeos, apoyando así el próximo salto de la humanidad hacia Marte.

Bits codificados en los fotones del láser

De acuerdo con el JPL, los datos transmitidos adoptan la forma de bits codificados en los fotones del láser, partículas cuánticas de luz, y se utilizan técnicas avanzadas de procesamiento de señales para extraer la información. 

Precisión extrema

Aunque la comunicación óptica se ha demostrado previamente en la órbita terrestre baja y en la Luna, el DSOC enfrenta desafíos únicos al ser la primera prueba de comunicación óptica en el espacio profundo. La precisión extrema requerida para apuntar un rayo láser a millones de kilómetros se compara con el desafío de seguir el movimiento de una "moneda de diez centavos a una milla de distancia" con un puntero láser.

En concreto, según explican, la demostración enfrenta el desafío de sincronizar las comunicaciones debido al tiempo que tarda la luz en viajar desde la nave espacial Psyche hasta la Tierra a grandes distancias. A la máxima distancia, se estima que los fotones del infrarrojo cercano del DSOC tomarán unos 20 minutos en llegar a la Tierra, en comparación con los 50 segundos durante la prueba del 14 de noviembre. Durante este intervalo, la nave y la Tierra se desplazarán, requiriendo ajustes precisos en los láseres de enlace para adaptarse a los cambios de ubicación y garantizar una comunicación eficiente.

"La comunicación óptica es una gran ayuda para los científicos e investigadores, que siempre quieren más de sus misiones espaciales, y permitirá la exploración humana del espacio profundo", dijo Jason Mitchell, director de la División de Comunicaciones Avanzadas y Tecnologías de Navegación dentro del programa de Comunicaciones Espaciales y Navegación de la NASA. "Más datos significa más descubrimientos", agregó.

A pesar de estos desafíos, el logro de la "primera luz" representa un hito significativo, con el DSOC demostrando con éxito la detección de fotones láser del espacio profundo y el intercambio de datos desde y hacia el espacio distante. Este avance en comunicaciones ópticas promete abrir nuevas posibilidades para la exploración del espacio profundo y contribuir al progreso continuo de la tecnología espacial.