Columna de Astronomía | La congestión de datos que se produce en el espacio

Las misiones al espacio profundo generan mucho interés público y nunca faltan historias sobre el próximo lanzamiento. Sin embargo, casi nunca escuchamos cómo ellas reciben comandos desde la Tierra y transmiten de vuelta la información que recopilan. En otras palabras, cuál es su plan de internet o celular con cobertura en el Sistema Solar.

Los primeros satélites espías desarrollados en los 60s tomaban fotografías a altitudes de entre 75 y 100 km, y luego enviaban los rollos fotográficos de vuelta a la Tierra para ser rebelados. Estos rollos tenían una longitud de 5-10 km, mientras que las cámaras podían distinguir objetos de hasta 1,5 m de diámetro. En ese entonces, recuperar los rollos era toda una odisea. Las formas más espectaculares involucraban a aviones de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, los que capturaban los rollos en el aire. Pero también, y con mayor frecuencia, simplemente caían a la Tierra en paracaídas y se ofrecía una recompensa de 10 mil dólares por recuperarlos.

Como la tecnología mejoró, las naves espaciales dejaron atrás esos rollos y fueron equipadas con antenas que envían y reciben información usando señales de radio. Potentes telescopios en la Tierra recogen esa información. En el caso de las naves espaciales que operan fuera de la órbita de la Tierra usan algo llamado Red del Espacio Profundo (DSN, por sus siglas en inglés), un sistema que utiliza una serie de antenas grandes para recibir señales débiles de radio.

Los radiotelescopios en tierra pueden tener dimensiones bastante grandes (ejemplo de ello son Arecibo o FAST) para recoger las señales más débiles. Además, cuando se enfrían (con el objetivo de reducir el ruido), una de estas puede llegar a detectar señales desde un transmisor de 10 W a unas 2 o 3 veces la distancia a Plutón, o aproximadamente las distancias actuales a las que están las sondas Voyagers lanzadas en 1977. Ahora bien, cuando se trata de misiones más sofisticadas como las enviadas a Marte o Titán, la comunicación se logra a través de un satélite intermedio ("orbitador"), que luego retransmite la señal al DSN a la Tierra.

Tanto poder es posible porque el DSN de la NASA, a modo de ejemplo, tiene tres ubicaciones estratégicas; California, en Estados Unidos, Madrid, en España, y Canberra, en Australia. Cada sitio está equipado con al menos tres antenas de 34 metros y una cuarta de 70. Para operarlas se necesitan cerca de 50 mil dólares al año, o entre mil y cinco mil dólares por hora. Si se considera una tasa de descarga promedio de unos pocos Mb/s, se necesitarían entre 150 y 300 horas de transmisión de estas antenas para recibir un terabyte de información (unas cien imágenes del Mars Reconnaissance Orbiter, por ejemplo), o el equivalente a la friolera de ¡1.700.000 dólares!

Como las misiones crecen y se vuelven más complejas y entregan imágenes de mayor resolución, inevitablemente se están generando tasas de datos más altas y nuestras redes de comunicaciones de espacio profundo deben ajustarse a ello. Para mantenerse los ambiciosos planes de exploración del Sistema Solar, el DSN requerirá crecer en 10 veces por década. Para lograrlo, deberemos cambiar a las frecuencias ópticas para poder utilizar un láser que pueda transmitir tasas de datos más altas. Pruebas recientes realizadas por la ESA y la NASA han demostrado velocidades de descarga de hasta 622 Mb/s, varios órdenes de magnitud mayores al estándar actual. Todavía hay una serie de obstáculos a superar antes de que esta tecnología de comunicaciones se convierta en algo común, pero los resultados hasta el momento son bastante alentadores.