A China alcançou um novo marco em suas tecnologias de comunicação espacial ao estabelecer, pela primeira vez, um enlace de comunicação a laser bidirecional entre a Terra e a Lua, a uma distância superior a 400 mil quilômetros.

O experimento representa um avanço da tecnologia chinesa de comunicação óptica, que passa agora das órbitas próximas à Terra para a região entre o planeta e a Lua.

O feito foi realizado por uma equipe liderada pelo Centro de Tecnologia e Engenharia para Utilização Espacial da Academia Chinesa de Ciências, utilizando um satélite operando em uma chamada órbita retrógrada distante. As informações foram divulgadas pelo Science and Technology Daily.

A tecnologia poderá ter aplicações estratégicas no programa espacial chinês, especialmente em futuras missões tripuladas à Lua, na construção de estações de pesquisa lunar e na exploração do espaço profundo.

Uma “rodovia de informação” entre a Terra e a Lua

A comunicação a laser utiliza feixes de luz para transportar informações. Em comparação com sistemas tradicionais de comunicação por micro-ondas, a tecnologia oferece vantagens como maior largura de banda, velocidades mais elevadas, maior precisão de direcionamento e menor suscetibilidade a interceptações.

O desafio aumenta significativamente conforme a distância entre os pontos de comunicação.

No caso da comunicação Terra-Lua, o problema pode ser comparado a tentar direcionar um feixe extremamente fino de luz para um pequeno alvo a mais de 400 mil quilômetros de distância, enquanto tanto o emissor quanto o receptor estão em movimento.

Uma pequena alteração no ângulo de transmissão pode fazer com que o feixe erre o alvo por vários quilômetros quando chegar ao destino.

Para superar esse obstáculo, os pesquisadores precisaram levar em consideração uma série de variáveis, incluindo a trajetória do satélite, erros de instalação do telescópio, refração atmosférica e o tempo necessário para o sinal percorrer a distância entre a Terra e a Lua.

O sistema desenvolvido permitiu manter o satélite e o telescópio terrestre continuamente alinhados durante o movimento, garantindo que o feixe de laser atingisse o alvo.

Apenas alguns fótons chegam ao telescópio

O direcionamento do laser, porém, era apenas parte do problema.

Depois de percorrer mais de 400 mil quilômetros, o sinal luminoso chega à Terra extremamente enfraquecido. Segundo os pesquisadores, restam apenas alguns fótons do sinal original.

Além disso, a comunicação precisa funcionar em meio a uma enorme quantidade de interferências provenientes da luz da Lua, das estrelas e das próprias cidades.

Para identificar o sinal útil em meio a esse ruído, a equipe utilizou detectores ultrassensíveis capazes de identificar fótons individuais, combinados a um algoritmo desenvolvido para reconhecer os sinais válidos em meio a grandes quantidades de informações indesejadas.

O resultado foi a criação de um sistema capaz de estabelecer uma comunicação óptica estável em uma escala que representa um salto tecnológico para os sistemas espaciais chineses.

Download de imagem 8K cai de minutos para segundos

O experimento também apresentou velocidades de transmissão consideradas relevantes para comunicações na região lunar.

O sistema alcançou uma velocidade de 1,25 megabit por segundo (Mbps) no enlace de subida, da Terra para o espaço, e de 100 Mbps no enlace de descida, do espaço para a Terra.

A diferença pode ser significativa para a transmissão de grandes volumes de dados científicos.

Segundo Yang Lei, pesquisador do Centro de Tecnologia e Engenharia para Utilização Espacial, uma imagem da superfície lunar em alta definição 8K levaria aproximadamente quatro a cinco minutos para ser transmitida por uma conexão tradicional de micro-ondas de 5 Mbps.

Com a nova comunicação a laser de 100 Mbps, o mesmo arquivo poderia ser baixado em aproximadamente 12 segundos.

A capacidade é especialmente importante para missões científicas, nas quais sondas e outros equipamentos espaciais podem produzir grandes quantidades de imagens, medições e outros dados.

Tecnologia para a próxima etapa da exploração lunar

O experimento ocorre em um momento de expansão do projeto espacial da China

Beijing pretende realizar novas missões à Lua e avançar na construção de uma infraestrutura permanente ou de longa duração na superfície lunar.

A capacidade de transmitir rapidamente grandes quantidades de informações entre a Terra e a Lua se torna um componente fundamental da infraestrutura espacial.

A comunicação a laser pode ser utilizada para transmitir imagens de alta resolução, dados científicos e informações produzidas por instrumentos instalados em sondas e futuras instalações lunares.

Além da Lua, a tecnologia possui potencial para ser empregada em missões destinadas a regiões ainda mais distantes do Sistema Solar.

A equipe responsável pelo experimento afirma que o desenvolvimento fornece novas capacidades de transmissão de dados em alta velocidade para missões tripuladas chinesas à Lua, a construção de estações de pesquisa lunar e a exploração do espaço profundo.

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