NASA recebe sinal de laser de 460 milhões de quilómetros: estamos perto de um contacto com outras civilizações?

A equipa de demonstração da tecnologia Deep Space Optical Communications (DSOC) da NASA realizou um feito ao explorar se é possível usar lasers para enviar mensagens para o espaço profundo.

Os lasers podem enviar dados a velocidades até 100 vezes mais rápidas do que as frequências de rádio usadas atualmente, permitindo dados mais complexos e de alta definição, mas também exigem muito mais precisão para operar.

A demonstração da tecnologia de comunicações ópticas no espaço profundo da NASA quebrou outro recorde de comunicações a laser em meados de 2024: enviou um sinal de laser da Terra para a nave espacial Psyche, a cerca de 460 milhões de quilómetros de distância. Esta é a distância entre o nosso planeta e Marte, quando os dois planetas estão o mais distantes possível.

Pouco depois de atingir este marco em 29 de julho de 2024, a demonstração tecnológica concluiu a primeira fase das suas operações desde o seu lançamento a bordo do Psyche em 13 de outubro de 2023.

“Este marco é significativo. A comunicação a laser requer um nível muito alto de precisão e, antes de lançar o Psyche, não sabíamos quanta degradação de desempenho veríamos nas distâncias mais distantes”, disse Meera Srinivasan, gestora de operações do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA. “As técnicas que usamos para rastrear e direcionar foram agora verificadas, confirmando que as comunicações ópticas podem ser uma forma robusta e transformadora de explorar o sistema solar”, disse ela.

A experiência de sucesso que nos faz comunicar muito mais rápido com o espaço

A experiência de comunicações ópticas no espaço profundo, gerida pelo JPL, consiste num transceptor laser de voo e duas estações terrestres. O histórico Telescópio Hale da Caltech, com uma abertura de 5 metros, no Observatório Palomar da Caltech, no condado de San Diego, Califórnia, atua como a estação para a qual o transceptor laser envia os seus dados do espaço profundo.

O Laboratório de Telescópio de Comunicações Ópticas nas instalações do JPL em Table Mountain, perto de Wrightwood, Califórnia, atua como estação de upload capaz de transmitir 7 quilowatts de potência do laser para enviar dados ao transceptor.

Ao transportar dados a velocidades até 100 vezes mais rápidas que as frequências de rádio, os lasers podem permitir a transmissão de informações científicas complexas, bem como imagens e vídeos de alta definição, necessários para apoiar o próximo grande salto da humanidade quando os astronautas viajarem para Marte e mais além.

Quanto à nave espacial, Psyche permanece saudável e estável, usando a propulsão iónica para acelerar em direção a um asteroide rico em metal no principal cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter.

Outro recorde para a NASA

Os dados de demonstração técnica são enviados de e para Psyche como bits codificados em luz infravermelha próxima, que tem uma frequência mais alta que as ondas de rádio. Esta frequência mais alta permite que mais dados sejam incluídos numa transmissão, permitindo velocidades de transferência de dados muito mais altas.

Mesmo quando Psyche estava a cerca de 53 milhões de quilómetros de distância (comparável à maior aproximação de Marte à Terra), a demonstração tecnológica conseguiu transmitir dados à velocidade máxima do sistema de 267 megabits por segundo. Esta taxa de bits é semelhante às velocidades de download da Internet de banda larga. À medida que a nave espacial se afasta, a velocidade com que ela pode enviar e receber dados diminui, como esperado.

No dia 24 de junho, quando Psyche estava a cerca de 390 milhões de quilómetros da Terra (mais de duas vezes e meia a distância entre o nosso planeta e o Sol), o projeto atingiu uma taxa sustentada de transmissão de dados de 6,25 megabits por segundo, com uma velocidade máxima de 8,3 megabits por segundo. Embora esta velocidade seja significativamente menor do que o máximo da experiência, é muito maior do que um sistema de comunicações de radiofrequência usando potência comparável pode alcançar a esta distância.

1…, 2…, 3…, testando!

O objetivo das comunicações ópticas no espaço profundo é demonstrar uma tecnologia que possa transmitir dados de forma confiável em velocidades mais altas do que outras tecnologias de comunicação espacial, como sistemas de radiofrequência.

Para atingir este objetivo, o projeto teve a oportunidade de testar conjuntos de dados únicos, como arte e vídeo de alta definição, juntamente com dados de engenharia da sonda Psyche. Por exemplo, um downlink incluía versões digitais da arte “Psyche Inspired” da Arizona State University, imagens dos mascotes da equipa e um vídeo ultra HD de 45 segundos parodiando os padrões de teste de televisão do século acima e mostrando cenas da Terra e do espaço.

A demonstração tecnológica transmitiu o primeiro vídeo ultra HD do espaço, apresentando um gato chamado Taters, da nave espacial Psyche para a Terra em 11 de dezembro de 2023, a 30 milhões de quilómetros de distância. As ilustrações, imagens e vídeos foram carregados no Psyche e armazenados na sua memória antes do lançamento.

Abi Biswas, tecnólogo do projeto de demonstração de tecnologia no JPL, disse: “Um objetivo principal do sistema era demonstrar que a redução na taxa de dados era proporcional ao inverso do quadrado da distância. Atingimos este objetivo e transferimos enormes quantidades de dados de teste de e para a nave espacial Psyche usando lasers. Quase 11 terabits de dados foram descarregados durante a primeira fase da demonstração”.

“Vamos ligar o transceptor laser de voo e fazer uma breve verificação de seu funcionamento”, disse Ken Andrews, diretor de operações de voo do projeto no JPL. "Uma vez tendo alcançado isto, podemos esperar operar o transceptor com todas as suas capacidades de projeto durante a fase pós-conjunção, que começa no final do ano", disse.

Referências da notícia:

Jet Propulsion Laboratory (JPL). "NASA’s Laser Comms Demo Makes Deep Space Record, Completes First Phase". 2024.

Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Lasers in Space! How NASA’s New Technology Could Revolutionize Deep Space Comms". 2024.

Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Optical Communications Laboratory". 2024.