Terra e a Lua – Transmitir imagens, vídeos, medições científicas e comandos entre a Terra e a Lua sempre envolveu limitações relacionadas à velocidade e à quantidade de informações que podem ser enviadas. Com os dois corpos separados por cerca de 400 mil quilômetros, a comunicação espacial depende tradicionalmente de ondas de rádio.
Um experimento realizado por pesquisadores chineses, porém, demonstrou uma alternativa baseada em comunicação óptica a laser que pode ampliar significativamente essa capacidade. A demonstração utilizou uma conexão bidirecional por laser entre uma estação localizada na Terra e o satélite cislunar DRO-A, a uma distância superior a 400 mil quilômetros.
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Nos primeiros testes, o sistema atingiu 1,25 Mbps de velocidade de envio e até 100 Mbps de download. O resultado representa um avanço diante das limitações enfrentadas pelos sistemas tradicionais, especialmente diante do crescimento na quantidade de informações produzidas por câmeras, sensores e instrumentos científicos.
Os pesquisadores também utilizaram uma imagem 8K da superfície lunar para demonstrar a diferença de velocidade. Em uma transmissão por um enlace de micro-ondas de 5 Mbps, uma imagem desse tamanho poderia levar entre quatro e cinco minutos para chegar ao destino. Com o sistema óptico testado, o mesmo volume de dados poderia ser transmitido em aproximadamente 12 segundos.
A comparação, no entanto, não significa que uma fotografia 8K feita por um rover na superfície lunar tenha sido enviada à Terra nesse intervalo. A imagem foi utilizada como demonstração do ganho de velocidade obtido durante o experimento realizado entre a Terra e o satélite.
Mesmo assim, o teste indica que uma comunicação óptica de alta velocidade pode ser mantida em distâncias semelhantes àquela existente entre a Terra e a Lua.
Precisão é essencial para manter o laser conectado
A alta capacidade de transmissão dos lasers vem acompanhada de uma dificuldade técnica: manter o feixe direcionado corretamente ao receptor.
Enquanto as ondas de rádio possuem características que permitem uma propagação menos concentrada, o laser pode transportar uma grande quantidade de informação por meio de um feixe extremamente estreito. Isso aumenta seu potencial para transmissões de dados, mas exige um controle muito mais preciso.
Uma pequena imprecisão no direcionamento do feixe a partir da Terra pode fazer com que ele erre o alvo por vários quilômetros quando atingir a distância lunar.
Além disso, o sistema precisa levar em conta fatores como o movimento constante do satélite, pequenas deformações nos telescópios, efeitos provocados pela atmosfera terrestre e o próprio tempo necessário para a luz percorrer a distância.
Para superar essas dificuldades, os pesquisadores desenvolveram um sistema capaz de manter o transmissor e o receptor alinhados com precisão enquanto os dois se movimentam.
Detectar o sinal também é um desafio
Mesmo quando o feixe consegue atingir o receptor, a comunicação enfrenta outra barreira: a intensidade do laser diminui drasticamente após percorrer centenas de milhares de quilômetros. Nesse ponto, as estações terrestres podem receber apenas alguns fótons e precisam identificar a informação transmitida em meio a diferentes fontes de ruído.
A luz proveniente da própria Lua e das estrelas, os efeitos da atmosfera e até a iluminação artificial das cidades podem interferir no sinal. Para contornar o problema, os pesquisadores empregaram detectores supercondutores capazes de identificar fótons individuais. O sistema também utiliza algoritmos desenvolvidos para distinguir o sinal útil do ruído.
A tecnologia, entretanto, não faz com que os dados percorram a distância entre a Terra e a Lua mais rapidamente do que a luz. Tanto as ondas de rádio quanto os sinais ópticos se propagam essencialmente à velocidade da luz. O ganho está na quantidade de informação que pode ser transportada no mesmo período.
Mais dados podem exigir uma nova infraestrutura lunar
A necessidade de aumentar a capacidade de comunicação tende a crescer à medida que as missões lunares se tornam mais complexas.
Câmeras de altíssima resolução, veículos autônomos, equipamentos científicos e futuras instalações habitadas na Lua poderão produzir volumes de dados muito superiores aos registrados pelas missões atuais.
Nesse cenário, ampliar a velocidade da comunicação pode se tornar tão importante quanto desenvolver foguetes e espaçonaves capazes de chegar ao destino.
A China afirma que a tecnologia poderá apoiar seus futuros programas de exploração lunar, incluindo missões tripuladas, possíveis estações científicas e operações no espaço profundo.
A demonstração também aponta para uma transformação nos desafios da exploração espacial. Durante muito tempo, a prioridade foi desenvolver meios para alcançar a Lua. Conforme mais robôs, veículos e seres humanos forem enviados para o satélite natural da Terra, entretanto, será necessário manter uma conexão permanente e eficiente com o planeta.
O teste realizado pela China indica que a comunicação a laser pode desempenhar um papel nessa infraestrutura. A transmissão equivalente a uma imagem 8K em aproximadamente 12 segundos é apenas a forma mais simples de visualizar o potencial da tecnologia.
Em uma escala maior, o avanço aponta para a possibilidade de transformar a comunicação entre a Terra e a Lua em uma espécie de “autopista de dados”, capaz de atender às demandas da próxima etapa da exploração espacial.
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(Com informações de Gizmodo)
Laser pode mudar a comunicação entre a Terra e a Lua. (Foto: Reprodução/Magnific)
