Pela primeira vez, a Agência Aeroespacial dos Estados Unidos (Nasa) atingiu um marco ao codificar uma mensagem por laser que foi enviada de uma distância de 16 milhões de quilômetros, marcando um avanço no campo das comunicações ópticas no espaço profundo.
O experimento, denominado Deep Space Optical Communications (DSOC) - Comunicações Ópticas no Espaço Profundo, foi conduzido a bordo da nave espacial Psyche, lançada pela Nasa em outubro deste ano. A Psyche está a caminho da principal cintura de asteroides, localizada entre Marte e Júpiter.
Como funciona o projeto
O DSOC, que visa transformar a forma como as espaçonaves se comunicam, utilizou um laser infravermelho próximo para enviar dados de teste de alta largura de banda para o Telescópio Hale no Observatório Palomar do Caltech, no condado de San Diego, Califórnia. Esta conquista representa a demonstração mais distante de comunicações ópticas, superando em cerca de 40 vezes a distância da Lua à Terra.
Para ter uma noção mais exata, a Terra e a Lua estão a uma distância de 384.400 quilômetros. Já Marte, o corpo celeste mais próximo, fica a 54,6 milhões de quilômetros da Terra, podendo variar de acordo com as posições orbitais dos planetas. Quando comparado com o estudo realizado pela Nasa, a quilometragem de distância percorrida pelo feixe de laser foi de 16 milhões.
Em termos quantitativos, o termo ano-luz é usado para calcular a distância de corpos no espaço, a qual a Nasa define como “a distância que a luz percorre em um ano terrestre”, isto é, durante o período de 365 dias, a luz percorre cerca de 9,46 trilhões de quilômetros.
O Sol está no centro do Sistema Solar a uma distância de 149,6 milhões de quilômetros da Terra, isto é, 8,3 minutos-luz. Dessa forma, o feixe laser da Nasa percorreu uma distância de 53,3 segundos-luz até chegar na Terra.
A "primeira luz" do experimento foi alcançada nas primeiras horas de 14 de novembro deste ano, conforme anunciado pela Nasa. O transceptor laser de voo, a bordo da nave espacial Psyche, foi travado em um poderoso farol laser uplink transmitido do Laboratório de Telescópios de Comunicações nas instalações de Table Mountain do JPL, na Califórnia.
Trudy Kortes, diretora de Demonstrações Tecnológicas da sede da Nasa em Washington, destacou a importância desse marco, afirmando que "alcançar o primeiro sinal é um dos muitos marcos críticos do DSOC, abrindo caminho para comunicações com taxas de dados mais altas, capazes de enviar informações científicas, imagens de alta definição e streaming de vídeo em apoio ao próximo salto gigante da humanidade: enviar seres humanos para Marte."
O lançamento do do Psyche ocorreu no dia 13 de outubro e fez parte da missão sobre a comunicação no espaço profundo (Vídeo: reprodução/Nasa/Youtube)
Projetos futuros
Apesar dos desafios, como o tempo que a luz leva para viajar grandes distâncias, a Nasa celebrou a bem-sucedida "primeira luz" e está agora concentrada no refinamento dos sistemas que controlam o direcionamento do laser de downlink a bordo do transceptor.
A Nasa estima que o DSOC possa alcançar taxas de transmissão de dados 10 a 100 vezes superiores aos sistemas de radiofrequência utilizados atualmente em espaçonaves. A agência explica que as comunicações por rádio e laser infravermelho próximo utilizam ondas eletromagnéticas, mas a luz infravermelha próxima agrupa os dados em ondas mais estreitas, possibilitando que as estações terrestres recebam mais informações.
No entanto, o projeto também enfrenta desafios logísticos, como o tempo que a luz leva para viajar grandes distâncias. Durante o teste de 14 de novembro, os fótons levaram aproximadamente 50 segundos para viajar da Psyche à Terra. Em distâncias ainda maiores, como aquelas que a sonda Psyche enfrentará em sua jornada, os fótons do infravermelho próximo do DSOC levarão cerca de 20 minutos para viajar de volta.
"Alcançar a primeira luz é uma tremenda conquista. Os sistemas terrestres detectaram com sucesso os fótons laser do espaço profundo do transceptor de voo do DSOC a bordo da Psyche", declarou Abi Biswas, tecnólogo de projeto do DSOC no Jet Propulsion Laboratory (JPL). "E também conseguimos enviar alguns dados, o que significa que conseguimos trocar ‘pedaços de luz’ de e para o espaço profundo."
A velocidade da luz atinge 300 mil quilômetros por segundo e a marcha de um raio luminoso é constante. Essa característica é notada ao compará-la com um disparado de um revólver dentro de um avião, em que a bala viajará a sua velocidade própria mais a do veículo. Já quando se olha para a luz, sua trajetória percorre fixamente a marca de 300 mil quilômetros por segundo, independente de interferências.
Tal descoberta foi realizada pelos cientistas Albert Abraham Michelson (1852-1931) e Edward Williams Morley (1838-1923), antecessores de Albert Einstein (1879-1955), que perceberam essa característica da velocidade da luz quando investigavam o deslocamento da Terra no éter. Devido sua alta velocidade e a peculiaridade do trajeto ser desempenhado de forma constante, reproduzir a velocidade da luz em experimentos é uma tarefa árdua.
Foto destaque: O primeiro sinal do laser ocorreu no dia 14 de novembro e representa um marco da Nasa (reprodução/ProleR/Meteored)
