Comunicación por satélite

Los métodos de comunicación de los satélites se pueden dividir principalmente en dos tipos: utilizando ondas electromagnéticas para la comunicación y utilizando luz para la comunicación. Otras subdivisiones incluyen comunicación por microondas, comunicación por terahercios, comunicación por láser y comunicación cuántica.

Entre ellas, la comunicación por terahercios y cuántica o tecnologías relacionadas aún son inmaduras, y la comunicación por microondas más madura también tiene algunos inconvenientes. En primer lugar, la transmisión a larga distancia requiere un alto consumo de energía y la velocidad de transmisión también es limitada. En segundo lugar, debido al complejo y cambiante entorno interestelar, la comunicación por microondas requiere la aplicación de bandas de frecuencia específicas para evitar la superposición con frecuencias de comunicación por satélite adyacentes y prevenir la interferencia de señales.

En comparación, la tecnología de comunicación por láser es cada vez más madura y su uso en la comunicación interestelar está aumentando gradualmente. La comunicación por láser se beneficia de la catálisis de la comunicación por fibra óptica terrestre a la cadena industrial. Sus ventajas incluyen una alta tasa de transmisión, sin limitación de banda de frecuencia y sin interferencias con ninguna otra comunicación interestelar.

Comunicación láser por satélite

La comunicación láser por satélite utiliza láseres como portadores de señales para modular y transmitir información como voz y datos. A diferencia de la comunicación por microondas, el rayo láser sirve como medio de transmisión de información en el espacio. Según los diferentes entornos de transmisión láser, la comunicación láser por satélite se puede dividir en dos categorías: comunicación láser en entorno de vacío, también conocida como comunicación láser entre satélites, que se utiliza principalmente para la comunicación entre dispositivos en un entorno de vacío, como satélites, naves espaciales y estaciones espaciales; y comunicación láser realizada en la atmósfera, conocida como comunicación láser espacio-tierra, que tiene una amplia gama de aplicaciones, como la conexión de satélites con usuarios terrestres, marítimos y aeronaves aerotransportadas.

Componentes clave

Los componentes clave de la comunicación láser por satélite incluyen transmisores láser, lentes ópticas de transmisión, lentes ópticas de recepción, receptores láser, hardware de control, etc.

Ventajas de la comunicación láser por satélite

· Alta tasa de comunicación: La comunicación láser por satélite utiliza rayos láser con frecuencias cientos de terahercios más altas que las microondas, lo que permite una mayor capacidad de transporte de información. Tiene el potencial de transmitir información a velocidades de hasta terabits por segundo (Tbps) utilizando técnicas como multiplexación por división de longitud de onda.
· Fuerte capacidad antiinterferencias: Los rayos láser tienen un ángulo de divergencia estrecho y una direccionalidad excelente, lo que los hace menos susceptibles a la interferencia externa. La comunicación láser no está limitada por los recursos del espectro electromagnético satelital, lo que proporciona capacidades antiinterferencias robustas.
· Buena confidencialidad: La comunicación láser satelital opera en el rango de longitud de onda de 0,8-1,55 µm, que es parte del espectro de luz invisible y difícil de detectar durante la comunicación. El pequeño ángulo de divergencia y el ancho de haz estrecho de los láseres mejoran la seguridad y la confiabilidad de la comunicación láser al dificultar su captura en el espacio.
· Componentes livianos requeridos: En comparación con los sistemas de microondas, los dispositivos necesarios para la comunicación láser, como las antenas ópticas, son más pequeños y livianos. La longitud de onda más pequeña de los láseres permite cargas útiles de comunicación compactas y livianas para satélites espaciales, cumpliendo con los requisitos de tamaño, peso y consumo de energía.
· Ahorro de costos potenciales: El establecimiento de enlaces láser entre satélites reduce la necesidad de una infraestructura extensa de estaciones terrestres. Simplifica las estructuras de la red satelital, promueve la convergencia de datos y genera ahorros de costos en varios aspectos.

Enfrentando desafíos

· Sistema de puntería complejo: La comunicación láser satelital se basa en sistemas ópticos y mecanismos de seguimiento y puntería de alta precisión debido al pequeño ángulo de divergencia de los láseres. Establecer enlaces entre receptores y transmisores, especialmente en el espacio, requiere una alineación y un seguimiento precisos utilizando sistemas ópticos de apuntamiento, adquisición y seguimiento (PAT).
· Equilibrio entre la eficiencia y los parámetros de la antena: Lograr el tamaño de punto más pequeño para las antenas de transmisión puede ser un desafío debido a los límites de difracción y los requisitos de alineación precisa. Aumentar el diámetro de las antenas receptoras mejora la recepción de la señal, pero conlleva mayores volúmenes, peso y costes del sistema. Mejorar la sensibilidad de recepción es crucial para optimizar el rendimiento.
· Atenuación y retardo de la señal en la transmisión a larga distancia: la comunicación láser se enfrenta a desafíos en la transmisión a larga distancia debido a la interferencia atmosférica. Las partículas en la atmósfera, como las moléculas de gas, la niebla de agua y la neblina con longitudes de onda similares a las de los láseres, pueden provocar la absorción y dispersión de las ondas de luz, lo que dificulta la transmisión. La turbulencia atmosférica también afecta a la recepción de la señal.

Si bien existen desafíos que superar, los esfuerzos de investigación y desarrollo en curso apuntan a abordar estos problemas y mejorar aún más la eficiencia y la confiabilidad de los sistemas de comunicación láser.