Un equipo de la NASA está desarrollando un nuevo módem de comunicaciones fotónico-integrado , el primero de su tipo que incorpora tecnología basada en la luz que podría cambiar todo, desde las telecomunicaciones terrestres, el diagnóstico médico por imágenes, los métodos de fabricación avanzados, la defensa nacional y permitir ir mucho más allá en comunicaciones espaciales.

Foto de Portada: un modem recién inventado que utilizará una tecnología emergente denominada de fotónica integrada se probará como parte del proyecto de la NASA Laser Communications Relay Demonstration mission. Créditos: NASA

El primer módem de la historia de la agencia espacial » fotónico-integrado » se pondrá a prueba a bordo de la Estación Espacial Internacional en 2020, como parte de un proyecto más amplio de la NASA llamado The Laser Comunicaciones Relay Demonstration (LCRD). Este sistema láser permitirá transmisiones de datos a velocidades de 10 a 100 veces más rápido que los equipos de comunicaciones de hoy y necesitarán mucho menos masa y energía, algo que según la agencia espacial podría mejorar en gran medida las comunicaciones de radiofrecuencia (RF) actuales.

No es la primera vez que la NASA ha experimentado con las comunicaciones láser en lugar de las señales de radio. En 2013, una carga útil a bordo de la Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) demostró velocidades récord de carga y descarga hacia y desde la órbita lunar a 622 megabits por segundo (Mbps) y 20 Mbps respectivamente.

Sin embargo, el proyecto LCRD está diseñado para convertirse en un sistema operativo tras un período inicial de dos años de demostración. Una vez que las pruebas iniciales cuyo comienzo esta previsto para 2019, se hayan completado, parte de los resultados ayudarán a la NASA a demostrar la viabilidad de su configuración de comunicaciones por láser del nuevo módem fotónico-integrado .

El dispositivo del tamaño de un teléfono móvil incorpora funciones basadas en la óptica, como láser, interruptores y cables, en un microchip muy parecido al típico circuito integrado que se encuentra en todo el hardware presente en la electrónica. Esto significa que será varias veces más pequeño que los receptores de fibra óptica en uso en naves espaciales en la actualidad.

Una vez a bordo de la ISS, el llamado Amplificador y Modem de Usuario LCRD LEO (Low Earth Orbit, órbita terrestre baja) Integrado (ILLUMA) servirán como terminal de órbita terrestre baja para el LCRD de la NASA, demostrando una nueva capacidad para comunicaciones de alta velocidad basadas en láser.

Illuma incorpora una novedosa tecnología fotónica integrada que se espera que transforme cualquier tecnología que emplea la luz. Esto incluye todo, desde las comunicaciones por Internet a través de cable de fibra óptica, a espectrómetros, detectores químicos y sistemas de vigilancia, por nombrar sólo algunos.

«La fotónica integrada es como la tecnología de circuitos integrados, salvo que utilizan luz en lugar de electrones para realizar una amplia variedad de funciones ópticas», dijo Don Cornwell, director de División Comunicación Avanzada y Navegación de la NASA. «Esta tecnología permitirá realizar todo tipo de misiones de la NASA, no solo en comunicaciones ópticas en LCRD.»

Los recientes desarrollos en nano-estructuras, meta-materiales y tecnologías de silicio han ampliado la gama de aplicaciones para estos chips ópticos altamente integrados. Además, como los circuitos electrónicos, pueden también ser impresos litográficamente en masa, lo que significa que deberían de ser baratos de producir. Y si la NASA puede conseguir hacerlos funcionar como espera, los beneficios podrían ser enormes, ofreciendo instrumentos más pequeños con mucho mejor rendimiento.

«Hemos perseguido esto durante mucho tiempo», dijo el desarrollador principal de Illuma Mike Krainak del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. «La tecnología va a simplificar el diseño del sistema óptico. Esto reducirá el tamaño y consumo de energía de los dispositivos ópticos, y mejorará la fiabilidad, a la vez que permite nuevas funciones con un sistema de menor costo. »

«Está claro que nuestra estrategia de aprovechar los circuitos fotónicos integrados dará lugar a una revolución en la Tierra y la comunicación planetaria y espacial, así como en los instrumentos de la ciencia», dijo Krainak. «Lo que queremos hacer es ofrecer un intercambio más rápido de datos a la comunidad científica … Google, Facebook, todos están empezando a mirar hacia esta tecnología. A medida que la fotónica integrada progresa para ser más rentable que la fibra óptica, será utilizada a gran escala. Todo va en esta dirección «.