La Estación de Espacio Profundo 13 (EEP 13) en el complejo Goldstone de la NASA en California es una antena experimental equipada con una terminal diseñada para recibir señales ópticas y de radiofrecuencia. La antena híbrida está a prueba y por primera vez recibió señales de radiofrecuencia y láser del espacio profundo, al mismo tiempo, desde la nave espacial Psyche de la NASA. Esto muestra que es posible adaptar las antenas parabólicas gigantes de la red de Espacio Profundo (DSN) de la NASA, y comunicar con las naves espaciales a través de ondas de radio.

La antena híbrida óptica de radiofrecuencia EEP 13 posee una altura de 34 metros y un rastreador láser de enlace descendente de tecnología de Comunicaciones Ópticas en el Espacio Profundo (DSOC) de la NASA. Por su parte, el transceptor láser de vuelo viaja con la nave espacial Psyche desde que se lanzó el 13 de octubre de 2023.

Amy Smith, subdirectora de DSN, anunció: “Nuestra antena híbrida ha podido bloquear y rastrear de manera exitosa y confiable el enlace descendente DSOC desde poco después del lanzamiento de la demostración técnica”. Y agregó: “También recibió la señal de radiofrecuencia de Psyche, por lo que hemos demostrado por primera vez comunicaciones síncronas de radio y frecuencia óptica en las profundidades del espacio”.

A finales de 2023, la antena híbrida transmitió datos desde 32 millones de kilómetros  de distancia a una velocidad de 15,63 megabits por segundo, aproximadamente 40 veces más rápido que las comunicaciones por radiofrecuencia a esa distancia. El 1 de enero de 2024, la antena transmitió una fotografía del equipo que se había subido al DSOC antes del lanzamiento de Psyche.

Para detectar los fotones del láser (partículas cuánticas de luz), se colocaron siete espejos segmentados ultraprecisos en el interior de la superficie curva de la antena híbrida. Estos segmentos, que se asemejan a los espejos hexagonales del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, imitan la apertura de recolección de luz de un telescopio de 1 metro de alcance. A medida que los fotones láser llegan a la antena, cada espejo refleja los fotones y los redirige con precisión hacia una cámara de alta exposición conectada al subreflector de la antena suspendida sobre el centro del plato.

La señal láser, recopilada por la cámara, se transmite a través de una fibra óptica que alimenta un detector de fotón único de nanocables semiconductores enfriado criogénicamente. Diseñado y construido por el laboratorio de microdispositivos del JPL, el detector es idéntico al utilizado en el Observatorio Palomar de Caltech, en el condado de San Diego, California, que actúa como estación terrestre de enlace descendente del DSOC.

Se espera que la antena sea lo suficientemente sensible como para detectar la señal láser enviada desde Marte en su punto más alejado de la Tierra (2 ½ veces la distancia entre el Sol y la Tierra). Psyche estará a esa distancia en junio en su camino hacia el cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter para investigar el asteroide Psyche rico en metales.

El reflector de siete segmentos de la antena es una prueba de concepto para una versión ampliada y más potente con 64 segmentos (el equivalente a un telescopio de 8 metros de apertura) que podría usarse en el futuro.

La NASA confirmó que DSOC está allanando el camino para mejorar las comunicaciones a mayor velocidad de datos capaces de transmitir información científica compleja, videos e imágenes de alta definición en apoyo al próximo salto de la humanidad: enviar humanos a Marte. 

Reequipar las antenas de radiofrecuencia con terminales ópticas y construir antenas híbridas especialmente diseñadas podría ser una solución a la actual falta de una infraestructura óptica terrestre. La DSN cuenta con 14 antenas distribuidas en instalaciones de California, Madrid y Canberra, Australia. Estas podrían depender de comunicaciones ópticas para recibir grandes volúmenes de datos y utilizar frecuencias de radio para una información que requiera menos ancho de banda, como la telemetría (información de salud y posición).

Fuente y foto: NASA