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Mejores comunicaciones espaciales

Usar láseres en vez de ondas de radio podría revolucionar la transmisión de datos desde el espacio profundo.

Tecnología láser para las comunicaciones espaciales [THOMAS FUCHS]

Una nueva técnica láser podría servir para mejorar la calidad de las comunicaciones espaciales, lo cual nos ayudaría a expandir nuestra última frontera.

Ahora mismo, gran parte de las transmisiones espaciales se basan en señales de radio. Pero estas se difractan y se ensanchan a medida que se propagan, igual que la luz o cualquier otra onda electromagnética. Si enviamos un haz de radio desde la Luna a la Tierra, «por lo general divergirá hasta alcanzar el tamaño de un continente», explica Peter Andrekson, investigador en fotónica de la Universidad Tecnológica Chalmers, en Suecia, y coautor de un reciente estudio publicado en Light: Science and ­Applications. En cambio, prosigue, «un haz láser solo se ensancharía hasta un radio de unos dos kilómetros».

Para captar las señales de radio de misiones espaciales como las que exploran Marte se necesita una antena muy grande. Los receptores más anchos de la NASA miden 70metros de diámetro, señala Bryan ­Robinson, ingeniero de comunicaciones ópticas en el Laboratorio Lincoln del Instituto de Tecnología de Massachusetts, que no tomó parte en el estudio. «Son como campos de fútbol sobre una montura, orientados hacia Marte.»

Las comunicaciones vía láser podrían funcionar con receptores de unos 20 centímetros de diámetro (el tamaño de una pizza individual), y los haces láser pueden transportar mucha más información que las ondas de radio. Pero las señales láser se transmiten con menor potencia y, una vez recibidas, se requiere una enorme amplificación para procesarlas.

El nuevo receptor manipula las interacciones entre los fotones para aumentar la señal entrante sin perder calidad, una técnica denominada amplificación sensible a la fase. Se trata de un enfoque «muy interesante», valora Robinson, porque los amplificadores actuales generan «ruido» que produce distorsiones. Usando un montaje de laboratorio que imita el vacío del espacio profundo y añade difracción para simular la distancia, el sistema experimental logró recibir información libre de ruido a una velocidad sin precedentes de 10,5 gigabits por segundo. El próximo reto es superar la distorsión causada por la atmósfera terrestre.

En 2013, el Laboratorio Lincoln y la NASA probaron con éxito otro tipo de transmisión láser entre una nave espacial y la ­Tierra. Como receptor emplearon un detector de fotones individuales, que cuenta las partículas de luz que chocan contra él. El sistema permite codificar los datos numéricamente y los transmite de forma muy eficaz, pero el contador solo funciona a –270 grados Celsius. En cambio, los receptores de amplificación sensible a la fase operan a temperatura ambiente.

Aunque presente grandes desafíos, refinar sistemas de comunicación óptica como los descritos sería «fundamental», asegura la planetóloga Tanya Harrison, que no participó en ninguno de los proyectos. Harrison está cartografiando Marte mediante un satélite y se siente frustrada por las limitaciones de las transmisiones de radio. Actualmente, los datos viajan de Marte a la Tierra con la velocidad y fiabilidad de un módem de principios de los 90. Según Harrison, un satélite en órbita alrededor del planeta rojo «puede adquirir muchos más datos de los que es capaz de enviar; hay una diferencia de un orden de magnitud. Haríamos mucha más ciencia si dispusiéramos de comunicaciones ópticas».

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