España a la vanguardia de las comunicaciones láser con satélites

En el Observatorio del Teide en la isla de Tenerife se ha concluido con éxito la prueba experimental de un prototipo que permitirá mejorar sustancialmente las comunicaciones láser con satélite.

Las nuevas misiones espaciales a la Luna, Marte y otros destinos en nuestro Sistema Solar se enfrentan a un serio problema con la transmisión de datos. Hoy en día, los instrumentos están más avanzados y pueden generar una ingente cantidad de datos. Tanto es así, que los satélites no serán capaces de enviarlos a la Tierra utilizando ondas de radio sin una antena de dimensiones descomunales, poco prácticas para poner en órbita. Un transmisor láser es mucho más dynamico y se dispersa menos en distancias largas. Además, la frecuencia de la luz es más alta, permitiendo una velocidad mayor en la transmisión de datos. Por ello, la comunicación óptica sería la ideal para los nuevos satélites.

Desafortunadamente, la comunicación óptica desde el espacio hacia la superficie terrestre tiene dos obstáculos causados por la atmósfera: la turbulencia y las nubes. La turbulencia varía la trayectoria de la luz mientras está atravesando la atmósfera. El resultado es que los fotones que salgan en el mismo momento del satélite pueden llegar en diferentes momentos al instrumento en la Tierra, porque han recorrido distinto camino óptico. Esto va a producir errores en los datos. Por ejemplo, si se manda primero un 0 y después un 1 desde el satélite, el instrumento en la Tierra puede llegar a recibir una mezcla de los dos valores, haciendo imposible la adquisición.

Hasta ahora el problema se podía solucionar con la óptica adaptativa. Esta técnica corrige en tiempo real las diferencias causadas por la turbulencia. Desgraciadamente la óptica adaptativa es una tecnología cara y compleja por lo que la Agencia Espacial Europea a través de su proyecto NORA (Novel Optical Receiver Assembly) está investigando una nueva técnica para intentar afrontar de los retos que este nuevo siglo nos presenta para las comunicaciones. Ataman Science, encargada del proyecto, ha abierto una nueva posibilidad basada, no en corregir la luz que entra, sino en compararla con sí misma y detectar los cambios de las unidades de información, bits, no los bits en sí mismos.

Asimismo, para resolver el problema de las nubes se hace necesario disponer de distintas estaciones terrestres capaces de recibir los datos del satélite y así evitar el mal tiempo. La solución propuesta por el proyecto NORA es más fácil de implementar y más barata en comparación con aquellas que implementan la óptica adaptativa, haciéndola más viable.

Este experimento probó que en condiciones de laboratorio es posible realizar una transmisión y recepción de datos a 5.6 Gbits por segundo (5.6 mil millones de datos por segundo, equivalente a 630 DVDs) a través del aire utilizando un láser. Además, esta comunicación se produjo sin errores por periodos superiores a una hora. Todo ello debido a que el prototipo está diseñado específicamente para evitar el problema de la turbulencia atmosférica, que puede llegar a arruinar las comunicaciones láser con satélites y utiliza una tecnología basada en la interferometría.

Para continuar con el desarrollo de esta nueva técnica, en las próximas semanas se intentará realizar una transmisión de datos a través de 26 Km. de aire, utilizando para tal fin el telescopio Estación Óptica de Tierra (Optical Ground Station, OGS) que la Agencia Espacial Europea tiene en Izaña y un espejo situado en el Teide. Debido a que la turbulencia del aire es mayor cerca del suelo, si el siguiente paso es exitoso, estaría probado que el sistema está listo para ser testeado con un satélite real.