Investigadores del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía de la Universidad de Australia Occidental (UWA) en Perth están construyendo una red de estaciones base de láser infrarrojo—dos estaciones terrestres y una estación móvil, denominada proyecto TeraNet—cuyas ondas de 200 THz ofrecen el potencial de una capacidad de datos mucho mayor que las ondas de radio. El mes pasado, el equipo informó que capturaron con éxito las señales enviadas desde un satélite alemán en órbita baja terrestre, un primer paso crucial para establecer comunicaciones espaciales de próxima generación.
Con alrededor de 5,000 satélites ya orbitando la Tierra y con una posible cifra de 100,000 esperados para ser lanzados antes de que termine la década, el espacio en la órbita terrestre baja se está volviendo extremadamente concurrido. Dado el limitado espectro de frecuencias de radio y microondas (que va de 1 a 40 gigahercios) disponible para las comunicaciones satelitales, las conexiones entre satélites y la Tierra están enfrentando un cuello de botella de datos cada vez más estrecho.
En respuesta a esta problemática, tanto en el sector privado como en distintos programas de gobierno y académicos se vienen desarrollando pruebas con tecnología láser.
Uno de los principales desafíos es incorporar componentes comerciales para abaratar el costo de esta tecnología. En este sentido, los investigadores australianos construyeron su estación TeraNet con tecnología comercial siempre que fuera posible, validando la tecnologia para poder llevar a cabo el proyecto con presupuestos moderados. Los investigadores explicaron a la organización científica IEEE que el componente principal de cada estación terrestre es una versión más grande y comercialmente disponible de un telescopio óptico que cualquiera podría usar para observar estrellas. Una vez codificado con datos, el haz se transmite a través del telescopio, apuntando a un satélite específico mientras pasa sobre la estación terrestre, similar a cómo se utiliza la tecnología láser para transmitir datos a través de fibra óptica en Internet.
De manera inversa, cuando un satélite envía datos a la estación terrestre, un sistema láser similar en el satélite dirige el haz de datos hacia el telescopio de la estación terrestre. La terminal óptica de la estación filtra y procesa la señal, y la pasa al módem óptico, que convierte la señal óptica en datos digitales.
La tecnología tiene dificultades propias de las características físicas del enlace: bajo cielos nublados—o durante condiciones climáticas adversas como lluvia—un enlace de datos láser entre una estación terrestre y un satélite en órbita será inestable y poco confiable en el mejor de los casos. Por lo tanto, los investigadores distribuyeron sus estaciones terrestres geográficamente, de modo que si una estación está nublada, un satélite puede enviar sus datos a otra estación bajo cielos despejados.
Para demostrar la tecnología, el equipo utilizó una estación terrestre (con un telescopio de 70 centímetros) y una estación móvil (con un telescopio de 43 cm)—en esta ronda de pruebas, solo en modo de recepción de datos.
La estación móvil, montada en la parte trasera de un Jeep personalizado, utiliza brújulas, GPS y una unidad de navegación inercial para determinar la posición y orientación del vehículo. Consultando la órbita del satélite objetivo y el tiempo de paso en línea, el algoritmo apunta el telescopio en la dirección esperada del satélite a medida que llega sobre el horizonte.
A diferencia de otros intentos de establecer estaciones terrestres móviles alrededor del mundo, que pueden tardar varias horas o incluso un par de días en configurarse, según Schediwy, todo el procedimiento para la estación móvil TeraNet tarda unos 15 minutos, de día o de noche. Los datos del satélite se transmiten en un láser infrarrojo de 1,550 nanómetros y, según los investigadores, han entregado un rendimiento de datos medido hasta ahora solo en megabits por segundo. Pero con la tecnología comprobada, esperan lograr un ancho de banda de 1 terabit por segundo para fines de 2026
El grupo de investigación está trabajando con la Universidad Nacional Australiana en Canberra y otras organizaciones para establecer redes más grandes de estaciones terrestres en Australia y Nueva Zelanda, con el objetivo de tener compatibilidad entre distintas estaciones terrenas y generar una red global que permita la bajada masiva de datos para operadores en todo el mundo.
