Retransmisor láser envía imágenes hacia y desde la estación espacial

Mediante el primer sistema de retransmisión láser bidireccional de punta a punta de la NASA, fotos y videos de adorables mascotas viajaron por el espacio esta primavera a través de enlaces de comunicaciones láser a una velocidad de 1,2 gigabits por segundo, más rápido que la velocidad de internet en la mayoría de los hogares. 

Los astronautas de la NASA Randy Bresnik, Christina Koch y Kjell Lindgren, junto a otros empleados de la agencia, enviaron fotos y videos de sus mascotas para que viajaran hacia y desde la Estación Espacial Internacional.

Estas transmisiones permitieron al programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales de la NASA (SCaN, por sus siglas en inglés) demostrar el poder de las comunicaciones láser y al mismo tiempo pusieron a prueba una nueva técnica de comunicaciones en red.

“La campaña de imágenes de mascotas ha sido gratificante en muchos aspectos para los equipos de ILLUMA-T, LCRD y HDTN”, dijo Kevin Coggins, administrador asociado adjunto y gerente del programa SCaN en la sede de la NASA en Washington. “No solo han demostrado de qué manera estas tecnologías pueden desempeñar un papel esencial para permitir las futuras misiones científicas y de exploración de la NASA, sino que también han brindado una oportunidad divertida a los equipos de ‘imaginar’ a sus mascotas ayudando en esta innovadora demostración”.

Esta demostración estuvo inspirada en el “gato Taters”, un gato anaranjado cuyo video fue transmitido a más de 30 millones de kilómetros (19 millones de millas) de distancia a través de enlaces láser hacia la carga útil del sistema de Comunicaciones ópticas en el espacio profundo (DSOC, por sus siglas en inglés) a bordo de la misión Psyche.  La Demostración del retransmisor de comunicaciones láser, el sistema de Comunicaciones ópticas en el espacio profundo y el Terminal integrado de amplificador y módem de usuario de órbita terrestre baja de LCRD (LCRD, DSCO e ILLUMA-T, por sus siglas en inglés, respectivamente) son tres de las demostraciones de comunicaciones láser de la NASA que están en curso para verificar la viabilidad de esta tecnología.

La transmisión de las imágenes y videos comenzó en una computadora en el centro de operaciones de la misión en Las Cruces, Nuevo México. Desde allí, la NASA envió los datos a estaciones ópticas en California y Hawái. Los equipos modularon los datos en señales de luz infrarroja, o láseres, y enviaron las señales al LCRD de la NASA localizado a 35.400 kilómetros (22.000 millas) por encima de la Tierra en una órbita geosincrónica. Luego, LCRD trasmitió los datos a ILLUMA-T, una carga útil que actualmente está montada en el exterior de la estación espacial.

Desde los comienzos de la exploración espacial, las misiones de la NASA han dependido de comunicaciones de radiofrecuencia para enviar datos hacia y desde el espacio. Las comunicaciones láser, también conocidas como comunicaciones ópticas, emplean luz infrarroja en lugar de ondas de radio para enviar y recibir información.

Mientras que la luz infrarroja y las ondas de radio viajan a la velocidad de luz, la luz infrarroja puede transferir una mayor cantidad de datos en un solo enlace, lo que la hace más eficiente para la transferencia de datos científicos. Esto se debe a que la luz infrarroja tiene una longitud de onda más angosta, por lo que puede concentrar más información en una señal que las comunicaciones de radio.

Esta demostración también permitió a la NASA poner a prueba otra técnica de comunicaciones en red. Cuando los datos se transmiten a través de miles e incluso millones de kilómetros en el espacio, el retraso y la posibilidad de que se interrumpa la transmisión o se pierdan los datos son significativos. Para superar esto, la NASA desarrolló un conjunto de protocolos para redes de comunicaciones llamado Redes tolerantes a retrasos/interrupciones (DTN, por sus siglas en inglés). El proceso de “almacenar y reenviar” datos que utiliza DTN permite que los datos sean reenviados a medida que se reciben o almacenan para su transmisión futura si las señales se interrumpen en el espacio.

Para habilitar DTN a velocidades de datos más altas, un equipo del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, Ohio, desarrolló una implementación avanzada: Redes tolerantes a retrasos en alta velocidad (HDTN, por sus siglas en inglés). Esta tecnología de redes de comunicaciones actúa como una vía de alta velocidad para transmitir datos entre naves espaciales y entre sistemas de comunicaciones, lo que permite la transferencia de datos a una velocidad hasta cuatro veces más rápida que la actual tecnología DTN, lo que permite que los sistemas de comunicaciones láser de alta velocidad utilicen la capacidad de “almacenar y reenviar” de DTN.

La implementación de HDTN agrega datos de una variedad de fuentes diferentes, como los descubrimientos hechos con la instrumentación científica a bordo de la estación espacial, y prepara los datos para su transmisión de regreso a la Tierra. Para el experimento de fotos y videos de mascotas, el contenido fue transmitido usando protocolos de DTN mientras viajaban desde la Tierra a LCRD y hasta ILLUMA-T en la estación espacial. Una vez que llegaron, una carga útil de HDTN a bordo demostró su capacidad para recibir los datos y volver a montarlos en archivos. 

La optimización de la implementación de la tecnología DTN tiene como objetivo permitir una variedad de servicios de comunicaciones para la NASA, desde mejorar la seguridad mediante el cifrado y la autenticación de datos, hasta proporcionar el envío de una red multimedia de alta definición en 4K, entre otros servicios. Todas estas capacidades están siendo puestas a prueba en la estación espacial con ILLUMA-T y LCRD.

A medida que la campaña Artemis se prepara para establecer una presencia sostenible en la Luna y sus alrededores, SCaN continuará desarrollando tecnologías innovadoras para las comunicaciones a fin de llevar al espacio la escalabilidad, la confiabilidad y el desempeño del servicio de internet terrestre.

Para obtener más información acerca de las comunicaciones láser, visita el sitio web (en inglés) https://go.nasa.gov/4az2ptB. Para obtener más información acerca de la tecnología HDTN, visita el sitio web (en inglés) https://go.nasa.gov/43VuV6n. 

ILLUMA-T, LCRD, y HDTN son financiados por el programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales (SCaN) de la NASA en la sede de la agencia en Washington D.C. LCRD e ILLUMA-T son gestionados por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. El proyecto HDTN es administrado por el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, Ohio. La red de comunicaciones de la estación espacial es gestionada por el Centro Espacial Johnson de la NASA y el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA.

Por Katherine Schauer (NASA Goddard) y Molly Kearns (NASA Glenn)

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