El 11 de diciembre de 2023, los científicos del Observatorio Palomar miraban con entusiasmo un video de un gato llamado Taters persiguiendo la luz roja de un apuntador láser sobre un sofá. Al mismo tiempo, una superposición gráfica mostraba la frecuencia cardíaca de Taters, un esquema del observatorio Palomar y, lo más importante, los datos de la señal que, por primera vez en la historia, transmitía un video en ultra alta definición (UHD) desde el espacio. Este duró solo 15 segundos pero fue enviado desde una distancia de 31 millones de kilómetros por la misión espacial Psyche, utilizando rayos láser. Fue un parteaguas tecnológico que en el futuro cambiará radicalmente la forma en que nos comunicamos con las misiones espaciales.
Con esta transmisión, la NASA, por primera vez desde una distancia tan grande, realizó pruebas de un sistema especial de comunicación llamado Comunicaciones Ópticas en el Espacio Profundo (Deep Space Optical Communications, DSOC). Se trata de una nueva tecnología que en el futuro podría permitir transmisiones directas desde los cuerpos celestes, como la Luna o Marte.
El video de la NASA mostrando al gato Taters.
¿Por qué DSOC?
Cuando agencias espaciales como la ESA o la NASA se comunican con sus misiones, estas suelen encontrarse a enormes distancias, que pueden alcanzar cientos de millones de kilómetros. Cada orden, medición, informe de estado de instrumentos o imagen se compone de una gran cantidad de datos que viajan a la velocidad de la luz en forma de ondas de radio. En la Tierra, esos datos son recibidos por una red internacional de grandes antenas conocida como Deep Space Network (DSN), ubicada en Estados Unidos, España y Australia. Las ubicaciones de estas antenas no son casuales: la diferencia de unos 120 grados entre sus longitudes geográficas asegura que, en todo momento, al menos una de ellas esté “escuchando” cada misión espacial.
El sistema DSN es muy eficiente, pero en las últimas décadas el número de misiones espaciales ha crecido enormemente, al igual que la cantidad de datos que cada una recopila. Por ello, en el futuro podría producirse una especie de “atasco” en las comunicaciones espaciales.
Para entender el problema, debemos conocer mejor las propiedades de las ondas de radio utilizadas para la comunicación en el sistema solar. Las antenas DSN trabajan en tres bandas de frecuencia: S (2–4 GHz), X (8–12 GHz) y Ka (27–40 GHz). Esto corresponde a longitudes de onda de 7,5 a 15 cm, 3,7 a 2,5 cm y 1,1 a 0,75 cm respectivamente. Para comparar: la frecuencia estándar de un horno microondas es de 2,45 GHz, equivalente a una longitud de onda de 12 cm.
Las antenas que forman parte del DSN, ubicadas cerca de la ciudad australiana Canberra. Fuente: Wikipedia.
El sistema DSOC, por su parte, utiliza luz láser. Esta viaja por el espacio interplanetario a la misma velocidad que las ondas de radio, pero su gran ventaja es que la longitud de onda de la luz infrarroja usada es muchísimo más corta: 1,550 micrómetros (μm) para recibir datos y 1,064 μm para los comandos que la NASA envía a la sonda Psyche. Estas longitudes de onda son entre 5,000 y 150,000 veces más cortas que las de las ondas de radio, y ahí radica la ventaja del sistema DSOC.
Los datos que reciben los sistemas DSN y DSOC están codificados dentro de las propias ondas de radio o láser. Esto significa que los transmisores modifican las propiedades de cada frente de onda. En el caso de las comunicaciones espaciales, la propiedad de las ondas que está siendo modificada, es su fase. Dado que la longitud de onda de la luz infrarroja es mucho más corta que la de las ondas de radio, se pueden “empaquetar” más frentes de onda en una misma distancia. Por ejemplo, en cada metro pueden caber entre 7 y 130 ondas usadas por las antenas DSN, mientras que con el sistema DSOC el número asciende a entre 650,000 y 940,000 frentes de onda. Aunque la relación no es completamente proporcional, esto significa que, a la misma velocidad de propagación, los láseres pueden transmitir una cantidad de datos muchísimo mayor por unidad de tiempo.
Modulación de la fase de las ondas electromagnéticas. Fuente: SatNow.
La velocidad máxima de transmisión de datos del sistema DSOC es de 267 megabits por segundo (Mbps), más rápida que muchas conexiones de internet terrestre. La transmisión del video de Taters, de 153,6 megabits, duró solo 0,58 segundos, aunque el viaje de la señal hasta la Tierra tomó 101 segundos para recorrer los 31 millones de kilómetros. Si la sonda Psyche hubiera utilizado su transmisor de radio, la velocidad habría sido de solo 360 kilobits por segundo, y el envío habría durado 426 segundos.
De la Tierra al espacio… y de vuelta
El proceso de comunicación con el sistema DSOC es especialmente interesante. En diciembre de 2023, con la ayuda de un telescopio de un metro en el Observatorio Table Mountain (California), se envió un rayo láser de 160 vatios hacia la misión Psyche. Ese rayo servía como un faro, para que la nave pudiera apuntar con precisión su propio telescopio de 22 centímetros hacia la Tierra. La señal fue recibida por el telescopio Hale de cinco metros, ubicado en el Observatorio Palomar, cerca de San Diego.
Imagen artística de la misión Psyche en la órbita de un satélite. Fuente: NASA/Wikipedia.
Cuando la señal alcanzó la Tierra, el haz láser era muchísimo más estrecho que el haz de radio enviado desde la misma distancia: el láser tenía un diámetro de solo unos cientos de kilómetros, mientras que la señal de radio habría tenido más de 2,5 millones de kilómetros de ancho. Esto hace que la comunicación por láser requiera mucha menos energía. Para detectar la señal, el Observatorio Palomar no apuntó el láser directamente a la Tierra, sino a la posición donde el planeta estaría en el momento de la llegada del rayo.
Desde entonces, la NASA ha batido varias veces su propio récord con el sistema DSOC, aunque la velocidad de transmisión disminuye a medida que aumenta la distancia de la misión. El 24 de junio de 2024, Psyche envió otro video desde 390 millones de kilómetros (2,5 veces la distancia entre la Tierra y el Sol), alcanzando una velocidad de 6,25 megabits por segundo con un máximo de 8,3 Mbps.
El 29 de julio del mismo año, la DSOC volvió a ser noticia al lograr comunicación desde 460 millones de kilómetros.
El 7 de julio de 2025, la Agencia Espacial Europea (ESA) se unió al esfuerzo, enviando por primera vez un rayo láser hacia la misión Psyche desde el telescopio de 1,23 metros del observatorio Kryoneri (Grecia), mientras que el receptor se encontraba en el telescopio Aristarco de 2,3 metros en el observatorio Helmos, también en Grecia. Durante la prueba, la sonda Psyche estaba a una distancia de 265 millones de kilómetros, equivalente a 1,8 unidades astronómicas.
Datos curiosos
- La misión Psyche fue lanzada el 13 de octubre de 2023 hacia el asteroide del mismo nombre, al que llegará el 29 de agosto de 2029. Su objetivo es estudiar este cuerpo metálico celeste, que los astrónomos creen que en el pasado lejano pudo haber formado parte del núcleo de algún protoplaneta. La nave utiliza un motor iónico, que, para propulsarse, emite partículas cargadas con velocidades muy altas.
- No es casualidad que la NASA eligiera un gato como protagonista del primer video transmitido desde el espacio profundo: fue un homenaje a un hito histórico de 1928, cuando la red estadounidense RCA/NBC probó su sistema de transmisión de televisión. El video de prueba mostraba una escultura del gato Félix el Gato, cuya imagen, de 2,5 cm, giraba sobre una mesa mientras se transmitía durante dos horas al día.
La escultura del gato Felix en la pantalla de televisión en 1928. Fuente: Poynter.
Lecturas complementarias para los más curiosos
- Decoding Space Images With the DSN, NASA.
- Coding a Radio Message for Space, NASA.
- SATNow.
- NASA Streams Historic Video from Deep Space, Jet Propulsion Laboratory.
- The NASA Cat Video Explained, Jet Propulsion Laboratory.
- NASA’s laser comms demo makes deep space record, completes first phase, phys.org.
- Today in Media History: In 1928 Felix the Cat began testing a new tech called television, Poynter.
- Europe’s first deep-space optical communication link, ESA.
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