Del mismo modo que pasar de la conexión telefónica a la banda ancha revolucionó Internet e hizo que las fotos de alta resolución y el streaming de vídeo fueran un hecho, la NASA podría estar lista para experimentar un momento similar de «banda ancha» en los próximos años con el láser como protagonista.

Durante casi 60 años, la forma estándar de comunicarse con las naves espaciales ha sido a través de las ondas de radio, que son ideales para largas distancias. Pero las comunicaciones ópticas, en las que los datos son transmitidos por luz láser, pueden aumentar esa velocidad en 10 a 100 veces según ha manifestado la NASA en un comunicado.

El alto índice de datos transportados permitirá a los investigadores reunir conocimientos más rápido, estudiar hechos repentinos como las tormentas de polvo o aterrizajes de naves espaciales, e incluso enviar vídeos desde la superficie de otros planetas. La gran precisión de las comunicaciones por láser, además, encaja con los objetivos de la misión de la NASA, que quiere enviar naves espaciales más lejos en el sistema solar.

«La tecnología láser es ideal para impulsar las comunicaciones de enlace descendente desde el espacio profundo», ha manifestado Abi Biswas, supervisor del grupo de Sistemas de Comunicaciones Ópticas del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California. «Con el tiempo permitirá aplicaciones como darle a cada astronauta su propio canal de video, o enviar de vuelta imágenes de alta resolución y ricas en datos de una forma más rápida».

La ciencia a la velocidad de la luz

Tanto la radio como el láser viajan a la velocidad de la luz, pero los láseres viajan en un ancho de banda de mayor frecuencia. Eso les permite llevar más información que las ondas de radio, lo que es crucial cuando se está recolectando enormes cantidades de datos y tienen estrechas ventanas de tiempo para enviarlo de vuelta a la Tierra.

Un buen ejemplo es el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, que envía datos científicos a un máximo de 6 Mbps. Biswas estimó que si el orbitador utilizaba tecnología de comunicaciones por láser con un consumo de masa y potencia comparable a su sistema de radio actual, probablemente podría aumentar la velocidad máxima de datos a 250 Mbps.

En la Tierra, los datos se envían a distancias mucho más cortas y a través de una infraestructura que aún no existe en el espacio, pero si se consigue aumentar la velocidad de transmisión de datos hacia el espacio, permitirá a los científicos centrarse más en el análisis de datos y pasar menos tiempo haciendo operaciones con las astronaves.

En este sentido, el láser «es perfecto cuando las cosas están sucediendo rápidamente y se desea un denso conjunto de datos», ha explicado Dave Pieri, científico y volcanólogo del JPL. Pieri ya ha dirigido investigaciones anteriores sobre cómo emplear las comunicaciones por láser para estudiar erupciones volcánicas e incendios casi en tiempo real. «Cuanto antes tengas y proceses los datos, mucho mejor».

Limitaciones de los láseres

Pero la tecnología láser no es perfecta para cualquier tipo de escenario. Los láseres están sujetos a más interferencia de las nubes y otras condiciones atmosféricas que las ondas de radio.

Y hay otro inconveniente. Los láseres también requieren una infraestructura de tierra que aún no existe. La Red de Espacio Profundo de la NASA, un sistema de arreglos de antenas localizados en todo el mundo, se basa totalmente en la tecnología de radio. Las estaciones terrenas tendrían que ser desarrolladas que podrían recibir los láseres en lugares donde el cielo es confiablemente claro.

Por ello el láser no sustituirá a la tecnología de radio, según señala la NASA, ya que esta tecnología es capaz de funcionar bajo la lluvia o con sol, y por eso seguirá siendo eficaz para los usos de datos bajos, como proporcionar órdenes a la nave espacial.

Próximos pasos

Dos próximas misiones de la NASA ayudarán a los ingenieros a comprender los retos técnicos que implica la realización de comunicaciones láser en el espacio. Lo que aprenderán hará avanzar los láseres para convertirse en una forma común de comunicación espacial en el futuro.

La primera de las misiones, la Demostración de Transmisión de Comunicaciones por Láser (LCRD) está programada para 2019, y la segunda, la Deep Space Optical Communications (DSOC) se lanzará en el 2023.

La LCRD, liderada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, se lanzará en 2019. LCRD demostrará el relevo de datos usando tecnología láser y de radiofrecuencia.

Transmitirá señales láser de casi 25.000 millas (40.000 kilómetros) desde una estación terrestre en California a un satélite en órbita geoestacionaria, y luego transmitirá esa señal a otra estación terrestre. JPL está desarrollando una de las estaciones terrestres en Table Mountain en el sur de California. La prueba de las comunicaciones láser en órbita geoestacionaria, como lo hará el LCRD, tiene aplicaciones prácticas para la transferencia de datos en la Tierra.

Deep Space Optical Communications (DSOC), liderado por JPL, está programado para lanzarse en 2023 como parte de una misión de NASA Discovery. Esa misión, Psyche, volará a un asteroide metálico, y permitirá realizar pruebas de comunicaciones láser desde una distancia mucho mayor que LCRD.

La misión Psyche ha sido planeada para llevar el dispositivo láser DSOC a bordo de la nave espacial. Efectivamente, la misión de DSOC intentará golpear una diana usando un láser de espacio profundo – y debido a la rotación del planeta, también afectará a un objetivo en movimiento.