Estación Óptica Terrestre II

En la Estación Óptica Terrestre, del Observatorio astrofísico del Teide, se ensayan las telecomunicaciones por satélite del futuro

MENSAJES DE LUZ

Los cables de fibra óptica empiezan a invadir el subsuelo de las ciudades. En breve, será habitual que nuevos canales de televisión, varias líneas de teléfono, Internet, fax y teleconferencias lleguen a los hogares. Las nuevas telecomunicaciones permiten transmitir miles de veces más datos que el convencional hilo de cobre. Por eso resulta tan interesante probar el uso de la telecomunicación óptica entre la Tierra y los satélites, intentando salvar los impedimentos de la atmósfera.
La Estación Óptica Terrestre, en el Observatorio del Teide, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), participa en el experimento internacional SILEX, que prueba la viabilidad de la comunicación óptica en el espacio. Gracias a este ensayo, en pocos años será posible transmitir en tiempo real imágenes tomadas desde satélites, sin necesidad de almacenarlos, y reducir así su alto coste de lanzamiento. En el futuro, las telecomunicaciones en el espacio usarán la luz visible e infrarroja como transmisor.
En apariencia, la Estación Óptica Terrestre (Optical Ground Station, OGS) es una más de las grandes instalaciones astronómicas del Observatorio del Teide. Pero en realidad es una antena muy especial dirigida al espacio. Gracias a un novedoso experimento, las gigantescas parábolas apuntadas a los satélites podrán sustituirse por pequeños telescopios en un futuro. Marcos Reyes García-Talavera., ingeniero del IAC, participa en el Experimento SILEX, de la Agencia Espacial Europea (ESA), que prueba las telecomunicaciones ópticas entre satélites y la Tierra. En su opinión, usar el espectro óptico ofrece muchas ventajas sobre las tradicionales telecomunicaciones por microondas. Entre ellas, "un mayor ancho de banda, es decir, mayor capacidad para enviar y recibir datos".
Al usar unos canales de transmisión más rápidos y con más capacidad, ya no serán necesarias las pesadas unidades de almacenamiento de datos en los satélites. Es como si un ordenador personal pudiera prescindir de su disco duro. Además, el consumo de energía en el satélite se rebajará drásticamente. Esto implica que podrán construirse satélites más ligeros y que se reducirá su coste de lanzamiento, que depende en gran medida del peso. También disminuirá el tamaño de las inmensas antenas que hoy se necesitan para emitir señales de radio. Para la comunicación óptica en el espacio basta un telescopio de sólo 25 centímetros, emplazado en los satélites.
El principio teórico del experimento es bien sencillo, según Marcos Reyes García-Talavera.: "Los telescopios son como antenas, pero en vez de recibir ondas de radio reciben ondas de luz. Como toda antena, es posible usarlos también para emitir, como transmisores". De momento, el láser entre la OGS y el satélite no es perceptible para el ojo humano; se emplean longitudes de onda en el infrarrojo cercano. Pero está previsto que en el futuro se efectúen pruebas en el rango visible.
Si parece tan sencillo, ¿por qué no se han empleado antes las telecomunicaciones ópticas? Las culpables son la atmósfera terrestre, cuyas turbulencias actúan como un impermeable que no deja pasar las radiaciones ópticas en buenas condiciones, y la insuficiente tecnología, que hasta hoy no permitía apuntar y seguir señales ópticas muy estrechas, con la necesaria precisión de micras en miles de kilómetros de recorrido.
SILEX probará maneras de aprovechar mejor y más fiablemente la luz visible para sortear afinadamente ese muro atmosférico. Para ello usará SPOT IV, lanzado el 24 de marzo de 1998, un pequeño satélite de órbita baja (a 800 kilómetros de altura), que entablará una comunicación óptica con otro, llamado ARTEMIS (Advanced Relay and Technology Mission Satellite). Este segundo satélite girará alrededor de la Tierra en órbita geoestacionaria, es decir, se moverá conforme al movimiento de rotación de nuestro planeta, por lo que aparentará estar fijo en el cielo. Será lanzado al espacio por la Agencia Espacial Japonesa (NASDA) en febrero de 2001 y orbitará a 36.000 kilómetros de altura. En las primeras pruebas de transmisión, ARTEMIS y la OGS intercambiarán datos entre sí a razón de 50 megabytes por segundo.
El cielo de Canarias
Hoy en día, por la absorción y perturbación atmosféricas, las telecomunicaciones ópticas tienen una aplicación muy limitada fuera de la propagación guiada de los cables. Sin embargo, la calidad del cielo de Canarias, protegida por ley, y el hecho de que los dos satélites se encuentren fuera de la atmósfera, hacen viable el experimento. SPOT IV tomará imágenes de cualquier punto de la superficie de la Tierra y las transmitirá en tiempo real, sin ser almacenadas, a ARTEMIS, que las reenviará a la OGS en un tiempo récord.
La Estación Óptica Terrestre comprobará entonces la fiabilidad de la transmisión, los efectos de las distintas modulaciones –o lo que es lo mismo, las diversas formas de introducir los datos en la señal óptica- , las divergencias del haz –o cuán amplia puede ser el área a la que se envía la señal sin que pierda calidad- y los procesos de adquisición y guiado del telescopio. Como experimento que es, SILEX contribuirá a afinar los intentos de los ingenieros por conseguir unas telecomunicaciones ópticas fiables.
El experimento es una vieja aspiración de la Agencia Espacial Europea (ESA), que lo planeó hace diez años. El Instituto de Astrofísica de Canarias participa activamente en su diseño y puesta en marcha a través de un acuerdo firmado con ESA en 1994. Del IAC dependen el desarrollo de la instrumentación y el control, el mantenimiento del edificio de la OGS y de su instrumentación científica, y las pruebas de operación de ARTEMIS, al que se estima una vida útil de diez años. La experiencia del IAC en los ensayos de la comunicación óptica se remonta a 1989. En un experimento realizado en junio de ese año, sus dos observatorios (el Observatorio del Teide, en Tenerife, y el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma) quedaron comunicados entre sí gracias a un enlace por láser en el infrarrojo próximo