El 7 de julio de 2025, la ESA marcó un hito histórico al establecer su primer enlace de comunicación óptica con una nave espacial en el espacio profundo. El enlace se estableció con el experimento Deep Space Optical Communications (DSOC) de la NASA a bordo de su misión Psyche, que se encuentra actualmente a una distancia de 1,8 unidades astronómicas, unos 265 millones de kilómetros.
Este es el primero de los cuatro enlaces previstos para este verano.
Este logro supone otro hito en la larga historia de apoyo mutuo entre agencias espaciales, y demuestra el potencial de interoperabilidad entre la ESA y la NASA en el ámbito de las comunicaciones ópticas, algo que hasta ahora solo se había conseguido con sistemas de radiofrecuencia.
«La primera demostración exitosa de la comunicación óptica en el espacio profundo con un segmento terrestre europeo supone un verdadero salto adelante para llevar la conectividad de alta velocidad, similar a la de Internet terrestre, a nuestras naves espaciales en el espacio profundo. Este logro conjunto, junto con nuestros colegas y socios de la industria y el mundo académico, la Dirección de Tecnología de la ESA y la NASA/JPL, subraya la importancia de la cooperación internacional», afirma Rolf Densing, director de operaciones de la ESA.
«Es un éxito increíble. Tras años de avances tecnológicos, esfuerzos de normalización internacional y adopción de soluciones de ingeniería innovadoras, hemos sentado las bases de Internet en el sistema solar», afirma Mariella Spada, jefa de Ingeniería e Innovación de Sistemas Terrestres de la ESA.
La campaña de transmisión comienza en Grecia, donde la ESA ha transformado dos observatorios en estaciones terrestres ópticas de alta precisión.
Desde el Observatorio Kryoneri, situado en el sur de Grecia, se dirige un potente láser hacia la nave espacial Psyche de la NASA. Aunque no transporta datos, el láser está diseñado para apuntar con tanta precisión que el experimento DSOC a bordo de la Psyche pueda fijarlo y enviar una señal de retorno a la Tierra. Esa señal de retorno es captada por el Observatorio Helmos, situado a 37 km de distancia, en la cima de una montaña vecina.
«Para hacer posible este intercambio óptico bidireccional, ha sido necesario superar dos retos técnicos importantes: desarrollar un láser lo suficientemente potente como para alcanzar una nave espacial lejana con una precisión milimétrica y construir un receptor lo suficientemente sensible como para detectar la señal de retorno más débil, a veces solo unos pocos fotones, tras un viaje de cientos de millones de kilómetros», explica Sinda Mejri, directora del proyecto del sistema de recepción láser terrestre de la ESA.
El telescopio Aristarchos en el Observatorio Helmos
Los controladores de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, que desarrolló y gestiona tanto el DSOC como la Psyche, proporcionaron la posición de la nave espacial utilizando potentes técnicas de navegación, entre ellas el Delta-Differential One-Way Ranging (Delta-DOR), una técnica que también emplea la ESA para misiones interplanetarias, con el fin de determinar con precisión la trayectoria de la nave espacial.
A continuación, los expertos en dinámica de vuelo del Centro de Operaciones Espaciales de la ESA (ESOC) compensaron variables como la densidad del aire, los gradientes de temperatura y el movimiento planetario. Este proceso es similar al utilizado en los sistemas globales de navegación por satélite, pero con la complejidad añadida de las distancias del espacio profundo y la necesidad de una orientación ultraprecisa.
Para garantizar la seguridad durante las transmisiones láser, se cerraron temporalmente algunas secciones del espacio aéreo griego.
El éxito del enlace fue el resultado de años de preparación y colaboración, durante los cuales se construyeron estaciones terrestres de transmisión y recepción óptica.
El transmisor láser terrestre integra cinco láseres de alta potencia con controladores de dirección ultraprecisos en un contenedor especial de 6 metros de largo con una plataforma elevadora. Esto protege el sensible equipo de la luz solar durante el día y lo eleva al aire libre después de la puesta del sol.
Por su parte, el receptor láser terrestre está formado por un sofisticado banco óptico tan sensible que puede detectar fotones individuales. Este receptor sensible a fotones individuales está montado de forma segura en la parte trasera del telescopio Aristarchos de 2,3 metros, situado a 2340 metros sobre el nivel del mar en el observatorio de Helmos.
En abril, el equipo llevó a cabo una campaña de ensayo enviando una única señal de baja potencia al satélite Alphasat de la ESA. Situado en órbita geoestacionaria, a 36 000 km de altitud, el satélite es un banco de pruebas ideal para las tecnologías de comunicaciones ópticas, gracias a un terminal de comunicaciones ópticas fabricado a medida por la agencia espacial alemana DLR.
«A pesar de la complejidad de la tarea, la instalación final de los láseres, el cableado eléctrico y los sistemas de refrigeración se completó con éxito poco después de su entrega esa misma mañana», afirmó Clemens Heese, jefe de Tecnologías Ópticas de la ESA y director del proyecto de demostración DSOC de la ESA. «Lograr la instalación del láser y la emisión segura del láser al cielo en un solo día es una prueba notable de la precisión, la coordinación y la dedicación del equipo».
Momentos después, las pruebas finales permitieron al equipo revisar todos los procedimientos y realizar una prueba láser en directo para optimizar la sincronización y la coordinación.
En la operación participaron menos de 20 personas: 7 en Kryoneri y 12 en Helmos. Las operaciones de la nave espacial Psyche y de la terminal de vuelo DSOC se llevaron a cabo en Estados Unidos, en el JPL, que también envió a dos expertos a Grecia para ayudar en las operaciones en tierra.
Esta demostración es más que una hazaña técnica. Es un vistazo al futuro de las comunicaciones en el espacio profundo.
«Los enlaces ópticos prometen velocidades de datos entre 10 y 100 veces superiores a las de los sistemas de radiofrecuencia actuales. Combinar esta tecnología con la que tenemos para las comunicaciones por radiofrecuencia es esencial para transmitir el volumen de datos cada vez mayor de las misiones que exploran el universo», afirmó Andrea Di Mira, director de proyecto del sistema de transmisores láser terrestres de la ESA en el ESOC.
«Estamos orgullosos de que la ESA participe en el experimento de comunicaciones ópticas en el espacio profundo (DSOC) a bordo de nuestra misión Psyche. Es un claro ejemplo de lo que se puede lograr con la cooperación internacional y un atisbo del futuro de las comunicaciones en el espacio profundo», afirma Abi Biswas, tecnólogo del proyecto DSOC en el JPL de la NASA.
El éxito también sienta las bases para el programa ASSIGN (Advancing Solar System Internet and GrouNd) propuesto por la ESA, que se presentará en la reunión del Consejo de la ESA a nivel ministerial (CM25) en noviembre.
«ASSIGN tendrá como objetivo federar las redes de radiofrecuencia y ópticas existentes y futuras en una red de redes segura, resistente e interoperable para las misiones de la ESA, así como para las misiones institucionales y comerciales, y fomentar la competitividad de la industria europea para su realización y futura explotación», afirma Mehran Sarkarati, jefe de la División de Ingeniería de Estaciones Terrestres de la ESA y director del programa ASSIGN.
La participación de la ESA en la demostración del DSOC es posible gracias a un consorcio de empresas europeas, entre las que se encuentran qtlabs (AT), Single Quantum (NL), GA Synopta (CH), qssys(DE), Safran Data Systems (FR) y NKT Photonics Ltd(UK), y por el Observatorio Nacional de Atenas (GR), que ha permitido convertir sus observatorios Helmos y Kryoneri en estaciones terrestres ópticas de espacio profundo y ha proporcionado la infraestructura necesaria.
El proyecto está financiado por el Programa de Tecnología de Apoyo General de la ESA y el Elemento de Desarrollo Tecnológico.
De cara al futuro, la ESA está estudiando actualmente una capacidad de remolque eléctrico para Marte, denominada «LightShip», que transportaría naves espaciales de pasajeros a Marte. Tras dejar a los pasajeros, LightShip se trasladaría a una órbita de servicio donde prestaría servicios de comunicaciones y navegación a través de la carga útil MARs COmmunication and Navigation Infrastructure (MARCONI), que incluirá un demostrador de comunicaciones ópticas como parte de la hoja de ruta para apoyar futuras misiones tripuladas.
