Todos os dias, os satélites enviam quantidades gigantescas de informação: comunicações seguras, sinais de navegação e imagens de observação da Terra. Todas estas aplicações competem por espaço num espectro de radiofrequência cada vez mais congestionado.
“Já em 2016, o programa ScyLight da ESA identificou o potencial transformador e disruptivo das comunicações ópticas, orientado pela visão de que as tecnologias baseadas na luz resolveriam os desafios de comunicação do futuro, tornando as redes mais resilientes”, afirmou Harald Hauschildt, um dos pioneiros do programa ScyLight e responsável pelo Gabinete de Comunicação Óptica e Quântica. “Desde o início, o programa foi impulsionado pelas enormes capacidades da tecnologia, transformando a arquitetura de satélites em nós de rede no espaço”, acrescenta Harald.
O emblema do programa capta esta ambição orientada para o futuro.
Um único feixe entra pela esquerda antes de se transformar num espectro de cores. Cada cor representa uma forma diferente de utilizar a luz; diversas tecnologias e aplicações provenientes da mesma origem.
Um espectro colorido
Algumas destas cores representam comunicações ópticas. Ao transmitir informação com feixes de laser em vez de ondas de rádio, os satélites podem atingir taxas de dados de até triliões de bits por segundo, aliviando a pressão sobre o espectro de radiofrequência. “Com estas taxas, seria possível descarregar dezenas de filmes em HD por segundo“, acrescentou Christopher Vasko, Engenheiro de Inovação da ScyLight na ESA.
Além disso, as ligações laser utilizam feixes de luz extremamente estreitos, tornando-as mais difíceis de serem intercetadas ou mesmo detectadas. Construir uma rede óptica multiorbital no espaço utilizando luz é a visão por detrás do programa Hydron da ESA, um demonstrador das capacidades disruptivas da comunicação óptica. A visão do Hydron é viabilizar capacidades semelhantes de rede óptica no espaço, tal como hoje desfrutamos nas redes de fibra ótica terrestres, a espinha dorsal da nossa moderna economia conectada.
Outras cores apontam para tecnologias quânticas. Os fotões individuais podem ser utilizados para criar ligações criptográficas cuja segurança se baseia nas leis da física quântica. Se alguém tentar interceptar a transmissão, perturbações nos estados quânticos dos fotões irão revelá-la. Esta técnica, conhecida como Comunicação Quântica, é uma das tecnologias que a ScyLight está a ajudar a desenvolver para os futuros sistemas espaciais. Uma das aplicações são os Serviços de Distribuição de Chaves Quânticas (QKD), demonstrados pelos satélites Eagle-1, INT-UQKD, ORIOLE, VOLT e SAGA da ScyLight, que impulsionam a QKD a partir do espaço para diferentes utilizações.
O espectro também reflete a fotónica: as tecnologias a bordo dos satélites que geram, manipulam e detetam luz. Embora não seja tão “chamativa” como as comunicações ópticas e quânticas, a fotónica fornece os componentes básicos que tornam possíveis tanto as comunicações ópticas como as quânticas, bem como as redes.
Luz no futuro
Em última análise, os avanços na área da luz podem levar a redes ópticas que ligam a Terra, o espaço e, potencialmente, a missões no espaço profundo, estendendo-se para além da órbita terrestre. Estas redes poderiam expandir e melhorar a eficiência dos sistemas existentes, tornando-os resilientes e possibilitando novas oportunidades. Por exemplo, as redes quânticas poderão facilitar comunicações ultrasseguras, redes globais de informação quântica e deteção quântica distribuída. De uma forma mais abrangente, os avanços nas tecnologias quânticas podem contribuir para aplicações como a descoberta de fármacos e o desenvolvimento de baterias e células solares mais eficientes.
Para tornar estas possibilidades uma realidade, as atividades do ScyLight incluem também a identificação de capacidades críticas, o apoio à indústria europeia e canadiana, o financiamento de demonstrações e a realização de estudos de sistemas. Este papel reflete a posição do ScyLight como parte do programa de Investigação Avançada em Sistemas de Telecomunicações (ARTES) da ESA.
“Em última análise, o patch reflete como um feixe de luz se transforma em muitas possibilidades; a luz não muda, mas a nossa compreensão do que podemos fazer com ela expande-se”, sublinha Harald.
Texto original: One beam, many possibilities: the ScyLight programme patch
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa