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Investigadores estadounidenses han desarrollado y probado un nuevo receptor óptico diseñado para comunicarse usando láseres en lugar de ondas de radio tradicionales.
La manera en que se comunican los satélites militares con la Tierra está a punto de cambiar. Después de décadas de actividad, las ondas de radio están alcanzando sus límites y los Ejércitos necesitan una nueva manera de transmitir las ingentes cantidades de información estratégica que llega desde sus enormes constelaciones de satélites. La Space Development Agency (SDA) de la Fuerza Espacial estadounidense, acaba de dar un paso de gigante para lograrlo. En un nuevo estudio, sus investigadores aseguran haber desarrollado y probado un nuevo receptor óptico diseñado para comunicarse usando láseres en lugar de ondas de radio tradicionales.
A medida que las fuerzas armadas de los países miran hacia el espacio como el próximo gran campo de batalla, la capacidad de mover información de forma fiable puede resultar tan decisiva como la capacidad de lanzar armas antes que el enemigo. La nueva tecnología no es solo una mejora técnica de comunicación, sino que forma parte de la Arquitectura Espacial Proliferada para Combatientes (PWSA), un sistema de defensa compuesto por cientos de satélites pequeños operando juntos en órbita baja terrestre.
Estos enlaces láser prometen tasas de datos muy superiores a los sistemas de radio y son intrínsecamente más difíciles de interferir o interceptar. «La arquitectura del receptor desarrollada representa el primer receptor compatible con las formas de onda en modo ráfaga de la SDA basado en APD», aseguran los autores del estudio publicado hace unos días en la revista Optical Engineering. «Los vínculos ópticos son inmunes a la congestión de radiofrecuencia y no requieren licencias de espectro, una ventaja cada vez mayor a medida que usuarios civiles y militares compiten por ancho de banda», explican los investigadores.
Cómo funciona el receptor láser
El secreto de la tecnología está en lo que los ingenieros del SDA llaman modos de ráfaga. Cuando un satélite sobrevuela una estación terrestre, la intensidad de su señal láser puede variar aproximadamente 20 decibelios de principio a fin debido a cambios en la distancia, geometría de apuntamiento y distorsión atmosférica. En lugar de diseñar un sistema para las peores condiciones y aceptar ineficiencia el resto del tiempo, la señalización en modo ráfaga permite a los operadores sacrificar dinámicamente velocidad de datos a cambio de mayor margen de señal.
El sistema funciona como una linterna que se enciende y apaga rápidamente. Si está encendida solo una doceava parte del tiempo (modo BM12), durante ese breve momento puede brillar 12 veces más fuerte usando la misma energía media. Esto aumenta la potencia de la señal en casi 11 decibelios cuando está activa. El inconveniente es que la tasa de transferencia de datos se reduce proporcionalmente: el modo BM16 proporciona solo 36,7 megabits por segundo comparado con 1.110 Mbps en modo continuo, pero permite mantener la comunicación cuando de otro modo se perdería completamente el enlace.
El receptor desarrollado por los investigadores utiliza sensores fotoeléctricos (fotodiodos de avalancha de 100 micrómetros) capaces de captar haces láser deformados por la atmósfera sin necesidad de corregirlos primero. Esto elimina la necesidad de óptica adaptativa, unos sistemas complejos y caros que ajustan la señal en tiempo real. «Los modos de ráfaga ofrecen mayor eficiencia de potencia del receptor a expensas de la tasa de datos para aplicaciones de mayor alcance o terminales con limitaciones de tamaño, peso y energía», dicen los autores.
La arquitectura de la guerra espacial
En la guerra del futuro, la capacidad de mover información de forma masiva, rápida y segura entre los cientos de nodos de satélites que está preparando el Pentágono será clave. A diferencia de las señales de radio, que se dispersan en todas direcciones y pueden ser interceptadas o bloqueadas, los láseres son haces estrechos que se pueden dirigir con total precisión a su objetivo.
La interoperabilidad que permite el sistema creado por la SDA es clave para que toda esa constelación de satélites desarrollados por distintos proveedores puedan funcionar trabajando como una única red distribuida. «La SDA ha desarrollado un estándar de Terminal de Comunicación Óptica para garantizar la interoperabilidad del sistema entre varios socios de la industria definiendo especificaciones técnicas críticas que van desde el apuntamiento inicial, adquisición y seguimiento hasta formatos de modulación de datos y protocolos de corrección de errores», detallan los investigadores.
En términos de defensa, tener una red de satélites conectados por láser como el PWSA permitiría mover enormes cantidades de datos —alimentaciones de sensores, información de objetivos, tráfico de mando y control— más rápido y de forma más segura que los sistemas tradicionales. Una flota de satélites equipados con estos receptores podría mantener comunicaciones incluso cuando las condiciones atmosféricas degraden severamente las señales, simplemente ajustando entre modos de alta y baja velocidad.
El equipo admite que el actual estudio se centra solo en la caracterización y validación del sistema, no en cómo debería operar. La turbulencia atmosférica, precisión de apuntamiento e integración con arquitecturas de mando existentes siguen siendo desafíos que el equipo todavía tiene que solventar. «El desarrollo futuro incluye la investigación de diseños de receptor frontal con menor ruido que podrían proporcionar mejoras de rendimiento adicionales».
Fuente: elconfidencial.cl
