Transmissor a laser pode resolver comunicação com futuras naves interestelares

Por Daniele Cavalcante | 29 de Setembro de 2020 às 12h45
The Planetary Society

Enquanto as missões espaciais se tornam cada vez mais ambiciosas, com naves e velas espaciais planejadas para ir cada vez mais longe, alguns antigos desafios precisam ser superados. Um deles é a comunicação. Quando mais longe uma nave estiver, mais tempo vai demorar para que os sinais sejam transmitidos de e para a Terra. Considerando essa barreira, uma equipe de cientistas propôs alguns métodos que poderiam ser usados para resolver a questão.

Desde o programa Apollo, a NASA utiliza a Deep Space Network (DSN) para se comunicar com as espaçonaves que se aventuram em destinos como a Lua, Marte, e além. Trata-se de uma rede gigante e internacional de antenas, que transmite e recebe sinais de rádio para apoiar todas as missões da NASA. Estas antenas também servem para se comunicar com naves em órbitas da Terra.

Entretanto, elas não são o suficiente para uma boa comunicação com alguma nave que, porventura, viaje para além de Plutão, por exemplo. A distâncias como essas, as transmissões demoram tanto a chegar que seria necessário esperar muito tempo para receber dados de uma sonda. Se considerarmos os planos de enviar naves até outros sistemas estelares, como Alpha Centauri, por exemplo, levaria algumas décadas para obtermos resultados.

A vela solar NanoSail-D da NASA voa na órbita da Terra em uma representação artística (Imagem: Reprodução/NASA)

Viagens interestelares não são um sonho tão distante quanto parece. Na verdade, pesquisadores já levam a possibilidade bem a sério. Exemplo disso é a iniciativa Breakthrough Starshot, que lançou uma espaçonave rumo à estrela Alpha Centauri, localizada a 4,3 anos luz da Terra. A viagem previsão que é ela chegue por lá em 20 a 30 anos, caso atinja uma velocidade de até 20% a velocidade da luz.

Além disso, existe a possibilidade de enviarmos algumas velas solares para além do Sistema Solar, na expectativa de que elas atinjam velocidades semelhantes, ou até maiores. Ainda assim, a comunicação dessas naves com o controle da missão na Terra pode se perder quando elas atingirem uma certa distância.

É por isso que a NASA está trabalhando para criar uma infraestrutura de comunicações mais robusta que a DSN. Bem, inicialmente, o objetivo primário é otimizar as transmissões de rádio que devem aumentar drasticamente a partir de meados da década de 2020, por causa das missões à Lua e Marte. Mas um sistema atualizado também poderá ser muito útil para as missões — por ora relativamente experimentais — interestelares. Um sistema poderoso será necessário para lidar com as comunicações de naves em velocidades relativísticas (ou seja, comparáveis à velocidade da luz).

O professor Prof. Philip Lubin, coautor do novo estudo, explica que o problema de comunicação em programas como o Breakthrough Starshot se resume a uma questão de obtermos aqui na Terra uma taxa de fótons suficiente a partir da nave. Infelizmente, além da distância extrema, os transmissores das naves não colaboram muito porque não há orçamento o suficiente para desenvolvê-los com a potência necessária. Principalmente quando se trata das naves mais leves — e, portanto, as que têm mais chances de atingir velocidades relativísticas. Estas não contam com energia o suficiente para transmitir sinais com potência o suficiente para uma comunicação eficaz.

Voyager 1, que alcançou o espaço interestelar em 2012, utiliza a rede DSN e deve perder a comunicação com a Terra em meados da década de 2020 (Imagem: Reprodução/NASA)

A equipe focou em outros problemas técnicos, deixando um pouco de lado a implementação e os custos. Eles consideram fatores como a latência de dados, a troca de volume, a potencial interferência da atmosfera da Terra, e a radiação cósmica de fundo. Felizmente, encontraram um meio promissor de enviar e receber muitos dados, mesmo com pequenas sondas distantes.

Eles descobriram que podem obter bons resultados usando um sistema de modulação conhecido como BPPM, no qual os bits são codificados através de uma transmissão de pulsos únicos em intervalos. Do lado receptor, eles apontaram que seria necessário construir um grande número de telescópios ópticos para aumentar a área de recepção na Terra. Tudo isso formaria um sistema em grande escala otimizado para comunicações ópticas, ou seja, a laser, em vez de comunicações de rádio. Lubin chama isso de “Rede interestelar de espaço profundo” (IDSN).

Tudo ainda está no campo dos conceitos, e será preciso tempo e verba para colocar em prática, além de experimentos para determinar se esse sistema seria capaz de superar barreiras como a interferência de fontes estelares, por exemplo. Longe de ser conclusivo, o estudo pode servir como um “roteiro” para futuras pesquisas, de acordo com Lubin. “O roteiro é fundamental para [construir] a confiança e a infraestrutura técnica necessária”, disse ele. O estudo foi publicado recentemente no The Astrophysical Journal Letters Supplemental Series.

Fonte: Universe Today

Gostou dessa matéria?

Inscreva seu email no Canaltech para receber atualizações diárias com as últimas notícias do mundo da tecnologia.