Especialistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts anunciaram o estabelecimento de um recorde absoluto para a velocidade de transferência de dados do espaço para a Terra. A planta piloto do tamanho de uma caixa de sapatos transmitia informações a uma taxa de 100 Gbps. Na próxima etapa, os desenvolvedores prometem dobrar a velocidade de transmissão, o que fornecerá aos satélites científicos canais de comunicação sem precedentes em termos de velocidade.
Fonte da imagem: Lincoln Laboratory/MIT
O plano de internet via satélite Starlink mais caro da SpaceX fornece um downlink com velocidades de até 500 Mbps. A solução proposta pelos desenvolvedores americanos é 200 vezes maior que as capacidades do Starlink. Parece incrível, mas é tudo sobre o meio de transmissão – se o Starlink se comunica com uma estação terrestre por meio de um canal de rádio, o sistema TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) usa um feixe de laser para isso.
Devido à frequência mais alta, o feixe de laser permite que mais dados sejam transmitidos por unidade de tempo. Mas isso não significa que o método proposto não tenha deficiências – existem muitas. A atmosfera terrestre distorce o sinal – introduz interferência nele e leva à perda de pacotes. Além disso, o laser deve ser direcionado com extrema precisão para o receptor, o que não é necessário para o feixe de rádio. No projeto TBIRD, o MIT teve que superar todas essas barreiras tecnológicas e muito mais para criar nós de comunicação por satélite a laser de baixo custo e alto desempenho.
Um transmissor de laser protótipo com armazenamento rápido, um modem óptico e um amplificador óptico foi montado a partir de componentes disponíveis comercialmente, embora vários componentes tivessem que ser modificados para funcionar no vácuo (por exemplo, a ausência de convecção térmica natural simplesmente derretia fibras). O bloco pesando pouco mais de 11 kg (25 libras) foi fabricado pela Terran Orbital e colocado em um chassi cubesat do NASA Ames Research Center. Um cubesat com um transmissor a laser foi lançado em órbita baixa da Terra a uma altura de 480 km em maio de 2022 por um foguete SpaceX.
O sinal do laser foi recebido por um telescópio de óptica adaptativa de um metro de comprimento em uma estação terrestre óptica na Califórnia. Durante os experimentos, o sistema de comunicação apresentou uma velocidade de comunicação recorde de até 100 Gbps. Aliás, a equipe de engenheiros resolveu o problema de apontar com precisão o laser para o receptor de forma simples – eles abandonaram o mecanismo de mira individual. O laser guia o chassi do cubesat até o receptor com a ajuda de motores de orientação. Ao mesmo tempo, a própria unidade transmissora permanece simples e compacta, o que era um dos objetivos do projeto.
Além disso, a equipe também desenvolveu sua própria versão do protocolo de solicitação de retransmissão automática (ARQ). Se houver erros na transmissão, o protocolo atualizado em um canal de comunicação de saída lento não solicita a repetição de toda a transmissão, mas apenas blocos individuais com erros, o que quase não retarda a sessão de comunicação.
«No futuro, planejamos usar os recursos adicionais do sistema TBIRD, incluindo um aumento na velocidade para 200 gigabits por segundo, o que nos permitirá transferir mais de 2 terabytes de dados – o equivalente a 1.000 filmes de alta definição – em um passagem de cinco minutos sobre a estação terrestre ”, disse Jade Wang, gerente do programa TBIRD wang).