A "rodovia da informação" Terra-Lua está aberta! De acordo com informações do Centro de Tecnologia e Engenharia de Aplicações Espaciais da Academia Chinesa de Ciências, a missão experimental de comunicação laser Terra-Lua da China alcançou um importante avanço, estabelecendo com sucesso um enlace laser bidirecional a uma distância de mais de 400.000 quilômetros entre a Terra e a Lua, realizando pela primeira vez comunicação laser bidirecional de alta velocidade Terra-Lua. Isso marca a transição oficial da comunicação laser espacial chinesa da órbita terrestre baixa para o espaço cislunar.
▲Diagrama esquemático da comunicação laser bidirecional em escala Terra-Lua.
A comunicação laser espacial é um método de transmissão de informações que utiliza laser, apresentando vantagens como grande largura de banda, alta velocidade, precisão direcional e boa confidencialidade. No entanto, quanto maior a distância, maiores os desafios técnicos. Yang Lei, pesquisador do Centro de Tecnologia e Engenharia de Aplicações Espaciais da Academia Chinesa de Ciências, afirmou: "A comunicação laser em espaço profundo sempre enfrentou três grandes montanhas: a distância frequentemente chega a centenas de milhares de quilômetros, tornando extremamente difícil o alinhamento preciso do feixe; o sinal chega ao solo tão fraco que quase não pode ser recebido; e a velocidade de transmissão também não consegue ser aumentada."
O primeiro desafio está no "apontamento". A comunicação Terra-Lua é como, a 400.000 quilômetros de distância, atravessar com precisão um feixe de luz extremamente fino através de um "orifício de agulha" em movimento rápido. Qualquer desvio angular mínimo no terminal transmissor resultará em um erro posicional de vários quilômetros ao chegar próximo ao alvo. Para isso, a equipe de pesquisa desenvolveu um novo método: considerando de forma abrangente fatores como órbita do satélite, erros de instalação do telescópio, refração atmosférica e tempo de voo do laser, o satélite em órbita e o telescópio terrestre permanecem sempre alinhados durante o movimento, garantindo que o laser atinja com precisão a posição predeterminada.
Resolvido o problema do "apontamento", surgiu um novo desafio: quando o laser percorre 400.000 quilômetros e chega ao solo, já está tão fraco que restam apenas alguns fótons. O sinal que o telescópio terrestre consegue receber é extremamente escasso, e a luz da lua, a luz das estrelas e a iluminação urbana ainda interferem. Para isso, a equipe utilizou um "detector ultrassensível" capaz de detectar fótons individuais e desenvolveu um complexo algoritmo de identificação de sinais, conseguindo extrair o sinal útil do enorme ruído. É como, em meio ao barulho de uma cidade movimentada a milhares de quilômetros de distância, ouvir com precisão o som de uma agulha caindo no chão.
Com o sinal recebido, a velocidade de transmissão também precisava acompanhar. A equipe superou desafios técnicos e melhorou significativamente a eficiência do processamento de dados. Este experimento alcançou inicialmente taxas de comunicação de 1,25 Mbps (megabits por segundo) no uplink e 100 Mbps no downlink. Yang Lei exemplificou: "Tomando como exemplo uma imagem de alta definição da superfície lunar em 8K, o downlink via link de micro-ondas tradicional de 5 Mbps levaria cerca de 4 a 5 minutos; com a comunicação laser de 100 Mbps, leva apenas cerca de 12 segundos."
"Atualmente, a 'rodovia da informação' entre a Terra e a Lua já está aberta, e no futuro obteremos mais dados científicos com maior valor original", afirmou Yang Lei. As tecnologias relacionadas também fornecerão novos meios de transmissão de informações em alta velocidade para o pouso tripulado na Lua, a construção da estação de pesquisa lunar e a exploração do espaço profundo.
De acordo com informações, esta missão foi liderada pelo Centro de Tecnologia e Engenharia de Aplicações Espaciais da Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com o Laboratório Zhijiang, o Observatório Astronômico de Yunnan da Academia Chinesa de Ciências, o Instituto de Microsistemas e Tecnologia da Informação de Xangai da Academia Chinesa de Ciências e outras unidades, implementada com base em um satélite (DRO-A) operando em órbita retrógrada distante.