La demostración de la tecnología de comunicaciones ópticas en el espacio profundo de la NASA batió otro récord en comunicaciones láser este verano al enviar una señal láser desde la Tierra a la nave espacial Psyche de la NASA a unos 460 millones de kilómetros de distancia. Esa es la misma distancia entre nuestro planeta y Marte cuando los dos planetas están más alejados.

Poco después de alcanzar ese hito el 29 de julio, la demostración tecnológica concluyó la primera fase de sus operaciones desde su lanzamiento a bordo de Psyche el 13 de octubre de 2023.

“Este hito es significativo. La comunicación por láser requiere un nivel muy alto de precisión y, antes de lanzar Psyche, no sabíamos cuánta degradación del rendimiento veríamos en las distancias más lejanas”, dijo Meera Srinivasan, directora de operaciones del proyecto en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Ahora se han verificado las técnicas que utilizamos para rastrear y apuntar, lo que confirma que las comunicaciones ópticas pueden ser una forma sólida y transformadora de explorar el sistema solar”.

El experimento de comunicaciones ópticas en el espacio profundo, gestionado por el JPL, consta de un transceptor láser de vuelo y dos estaciones terrestres. El histórico telescopio Hale de Caltech, con una apertura de 200 pulgadas (5 metros), en el Observatorio Palomar de Caltech en el condado de San Diego, California, actúa como la estación de enlace descendente a la que el transceptor láser envía sus datos desde el espacio profundo. El Laboratorio del Telescopio de Comunicaciones Ópticas en las instalaciones de Table Mountain del JPL cerca de Wrightwood, California, actúa como la estación de enlace ascendente, capaz de transmitir 7 kilovatios de potencia láser para enviar datos al transceptor.

Esta visualización muestra la posición de Psyche el 29 de julio, cuando la estación de enlace ascendente de comunicaciones ópticas del espacio profundo de la NASA envió una señal láser a unos 460 millones de kilómetros de la nave espacial. Vea una versión interactiva de la nave espacial Psyche en Eyes on the Solar System de la NASA. NASA/JPL-Caltech

Al transportar datos a velocidades hasta 100 veces superiores a las frecuencias de radio, los láseres pueden permitir la transmisión de información científica compleja, así como imágenes y vídeos de alta definición, necesarios para respaldar el próximo gran salto de la humanidad cuando los astronautas viajen a Marte y más allá.

En cuanto a la nave espacial, Psyche se mantiene saludable y estable, utilizando propulsión iónica para acelerar hacia un asteroide rico en metales en el cinturón principal de asteroides entre Marte y Júpiter.

Superando metas

Los datos de la demostración tecnológica se envían hacia y desde Psyche como bits codificados en luz infrarroja cercana, que tiene una frecuencia más alta que las ondas de radio. Esa frecuencia más alta permite que se incluyan más datos en una transmisión, lo que permite velocidades de transferencia de datos mucho más altas.

Incluso cuando Psyche se encontraba a unos 53 millones de kilómetros de distancia (comparable al punto de aproximación más cercano de Marte a la Tierra), la demostración tecnológica podía transmitir datos a la velocidad máxima del sistema , de 267 megabits por segundo. Esa velocidad de bits es similar a las velocidades de descarga de Internet de banda ancha. A medida que la nave espacial se aleja , la velocidad a la que puede enviar y recibir datos se reduce, como se esperaba.

El 24 de junio, cuando Psyche se encontraba a unos 390 millones de kilómetros de la Tierra (más de dos veces y media la distancia entre nuestro planeta y el Sol), el proyecto alcanzó una velocidad de transmisión de datos sostenida de 6,25 megabits por segundo, con una velocidad máxima de 8,3 megabits por segundo. Si bien esta velocidad es significativamente menor que la máxima del experimento, es mucho mayor que la que un sistema de comunicaciones por radiofrecuencia que utilice una potencia comparable puede lograr a esa distancia.

Esto es una prueba

El objetivo de las comunicaciones ópticas en el espacio profundo es demostrar una tecnología que pueda transmitir datos de manera confiable a velocidades más altas que otras tecnologías de comunicación espacial, como los sistemas de radiofrecuencia. Para lograr este objetivo, el proyecto tuvo la oportunidad de probar conjuntos de datos únicos, como arte y video de alta definición, junto con datos de ingeniería de la nave espacial Psyche. Por ejemplo, un enlace descendente incluía versiones digitales de la obra de arte “ Psyche Inspired ” de la Universidad Estatal de Arizona, imágenes de las mascotas del equipo y un video de ultraalta definición de 45 segundos que parodia los patrones de prueba de televisión del siglo anterior y muestra escenas de la Tierra y el espacio.

Este video de ultraalta definición de 45 segundos fue transmitido por láser desde el espacio profundo por la demostración de tecnología de comunicaciones ópticas del espacio profundo de la NASA el 24 de junio, cuando la nave espacial Psyche se encontraba a 240 millones de millas de la Tierra. NASA/JPL-Caltech

La demostración tecnológica transmitió el primer video de ultraalta definición desde el espacio, en el que aparecía un gato llamado Taters, desde la nave espacial Psyche hasta la Tierra el 11 de diciembre de 2023, a 30 millones de kilómetros de distancia. (Las ilustraciones, imágenes y videos se cargaron en Psyche y se almacenaron en su memoria antes del lanzamiento).

“Un objetivo clave del sistema era demostrar que la reducción de la velocidad de datos era proporcional al cuadrado inverso de la distancia ”, dijo Abi Biswas, tecnólogo del proyecto de demostración tecnológica en el JPL. “Logramos ese objetivo y transferimos enormes cantidades de datos de prueba hacia y desde la nave espacial Psyche mediante láser”. Se han descargado casi 11 terabits de datos durante la primera fase de la demostración.

El transceptor de vuelo se apagará y se encenderá nuevamente el 4 de noviembre. Esa actividad demostrará que el hardware de vuelo puede funcionar durante al menos un año.

“Encenderemos el transceptor láser de vuelo y haremos una breve comprobación de su funcionamiento”, dijo Ken Andrews, director de operaciones de vuelo del proyecto en el JPL. “Una vez que se logre eso, podemos esperar operar el transceptor con todas sus capacidades de diseño durante nuestra fase posterior a la conjunción que comienza más adelante en el año”.

Más información sobre las comunicaciones ópticas en el espacio profundo

Esta demostración es la última de una serie de experimentos de comunicación óptica financiados por el Programa de Misiones de Demostración de Tecnología de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial, gestionado en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, y ​​el programa SCaN (Comunicaciones y Navegación Espacial) de la agencia, dentro de la Dirección de Misiones de Operaciones Espaciales. El desarrollo del transceptor láser de vuelo cuenta con el apoyo del Laboratorio Lincoln del MIT, L3 Harris, CACI, First Mode y Controlled Dynamics Inc. Fibertek, Coherent, Caltech Optical Observatories y Dotfast respaldan los sistemas terrestres. Parte de la tecnología se desarrolló a través del programa de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas de la NASA.

Para obtener más información sobre la demostración de comunicaciones láser, visite:

https://www.jpl.nasa.gov/missions/deep-space-optical-communications-dsoc

La demostración de comunicaciones ópticas de la NASA transmite datos a más de 225 millones de kilómetros

Explicación del vídeo del gato de la NASA

Cinco cosas que debes saber sobre las comunicaciones ópticas del espacio profundo de la NASA

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