Airbus Defence and Space

Un sistema de comunicación por láser de Airbus Defence and Space se encargará de la transmisión veloz de datos entre satélites.

Las señales hechas con luz son, probablemente, el método más antiguo para comunicarse a través de grandes distancias. Pero a las primeras personas que movían una rama encendida y a las tecnologías actuales de comunicación no solo las separan un millón de años, sino también más de mil millones de bits de diferencia. El primitivo portador de una antorcha no podía decir mucho más que “estoy aquí”. En comparación, cuando el satélite Alphasat I-XL, fabricado por Airbus Defence and Space, active su láser, allá a 36.000 kilómetros de altitud, estará transmitiendo a la fabulosa velocidad de 1.8 Gigabits por segundo.

El terminal de comunicaciones láser de TESAT.
El terminal de comunicaciones láser de TESAT.

 

El ojo humano, sin embargo, no podrá verlo. El terminal de comunicaciones láser de TESAT, filial de Airbus Defence and Space, transmitirá en la franja infrarroja del espectro, con una longitud de onda de 1064 nanómetros. Por otro lado, Alphasat no dirigirá el haz de láser hacia la Tierra, sino que establecerá contacto con otros satélites en órbitas más bajas.

Los satélites de observación de la Tierra –que orbitan nuestro planeta a unos pocos cientos de kilómetros de altitud– sólo mantienen el contacto directo con las estaciones terrenas durante unos minutos antes de desaparecer de nuevo detrás del horizonte. En contraste, si utilizaran como repetidor a Alphasat –que al situarse en órbita geoestacionaria sobre un punto del ecuador pareciera encontrarse inmóvil– podrían comunicar sus datos a lo largo de períodos mucho más prolongados. “En cada órbita se podrá mantener la conexión durante entre 40 y 60 minutos”, explica Frank Heine, que dirigió la construcción en TESAT del terminal láser. “Pero teniendo en cuenta que las memorias de almacenamiento masivo de los satélites de órbita baja se descargan como mucho en diez minutos, a través de la transmisión de caudales elevados de datos, por el momento no prevemos períodos de contacto mayores a esos diez minutos”.

Alta velocidad de transmisión

La mayor capacidad de transmisión es la gran ventaja que ofrece la comunicación por láser. Las ondas luminosas poseen frecuencias miles de veces mayores que las de radio y, por tanto, se pueden multiplexar mejor, de forma que con una potencia emisora escasa (5 W) se logran alcances de más de 45.000 kilómetros. Además, en la transmisión óptica de datos no hay limitaciones en el uso de la banda de frecuencias, así que se pueden transportar todos los datos en un solo canal.

Pero eso no es todo: estas transmisiones se pueden efectuar con una potencia considerablemente menor y con una masa también mucho menor. El terminal láser de Alphasat pesa 55 kilogramos y consume unos 170 vatios. “Si utilizáramos una unidad de radio sería necesario el doble de masa y el triple de energía”, calcula Heine. Un argumento ‘de peso’ en el caso de las aplicaciones espaciales, en las que el transporte de cada gramo de carga útil precisa de su cuádruplo en combustible.

El equipo de TESAT (de azul) y algunos de sus colegas del centro de Airbus Defence and Space en Toulouse y de la ESA posan satisfechos delante del Alphasat LCT (laser Communication Terminal), ya instalado en el satélite.
El equipo de TESAT (de azul) y algunos de sus colegas del centro de Airbus Defence and Space en Toulouse y de la ESA posan satisfechos delante del Alphasat LCT (laser Communication Terminal), ya instalado en el satélite.

 

La precisión más alta

A diferencia de un emisor de radio, el láser no se propaga de forma uniforme en todas las direcciones, sino que está claramente enfocado. Incluso a una distancia de varios miles de kilómetros, el haz solo se expande hasta alcanzar un diámetro de un par de cientos de metros. Aunque suene mucho, representa el trecho que un satélite cubre en menos de una décima de segundo. El emisor ha de apuntar por tanto con precisión para alcanzar el receptor deseado y poder seguirlo con el láser. El terminal de TESAT lo conseguirá con una precisión de unos cientos de nanorradianes, lo que equivale, aproximadamente, a una décima de segundo de arco, o en términos más tangibles, como si se intentara dirigir con un puntero láser un aeromodelo de radiocontrol que se encuentra a varios kilómetros de distancia. Los dos satélites que entablen la comunicación lo harán con la ayuda de unos sensores que medirán la desviación del haz entrante y un espejo orientable, que compensará tales desviaciones 500 veces por segundo.

De esta forma, se podrá transmitir en un segundo el equivalente a un diccionario de varios tomos desde satélites en vuelo bajo hasta la estación repetidora en órbita geoestacionaria, desde donde luego se reenviarán los datos a las estaciones terrenas.

Aunque la tecnología de comunicaciones de Alphasat aún está siendo sometida a sus últimas pruebas, otros terminales láser ya han sido encargados. Tanto los dos primeros satélites que se lanzarán el año próximo en el marco del proyecto europeo EDRS (Sistema Europeo de Satélites Repetidores de Datos), como los Sentinel 1A y 2A, que constituyen los primeros componentes del proyecto GMES (Monitorización Mundial de Medio Ambiente y Seguridad), se comunicarán por medio de haces láser dirigidos con toda precisión. Además, ya hay otras misiones en fase avanzada de planificación, como por ejemplo la conexión con satélites meteorológicos o con aviones no tripulados que vuelen a gran altitud.

Escenario del EDRS: la conexión láser se establece primero entre los satélites de observación de la Tierra, de órbita baja, y los satélites geoestacionarios del EDRS (marcados en rojo); después, los datos son enviados a la Tierra vía un enlace en banda Ka.
Escenario del EDRS: la conexión láser se establece primero entre los satélites de observación de la Tierra, de órbita baja, y los satélites geoestacionarios del EDRS (marcados en rojo); después, los datos son enviados a la Tierra vía un enlace en banda Ka.

 

En último término, hasta los pasajeros de un avión comercial y los propios ciudadanos en tierra también se beneficiarán de esta red de alta velocidad en el espacio. En el futuro, cuando alguien a bordo en un avión o sentado en un café consulte con su teléfono inteligente el correo electrónico o lea un artículo como este, será cada vez más habitual que los datos le lleguen haciendo antes un desvío por el espacio... pero con mayor rapidez y seguridad que nunca.

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