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NASA: satélite laser envia dados para a Terra a 200 Gb/s

NASA bate recorde de velocidade em transmissão de dados do espaço, com 200 Gb/s da plataforma laser TBIRD, 400x mais rápido que StarLink

41 semanas atrás

Um projeto conjunto da NASA, MIT e outros institutos de pesquisa quebraram o recorde de velocidade na transmissão de dados do espaço para a Terra, ao alcançar a marca de acachapantes 200 Gigabits por segundo (Gb/s) com uma plataforma a base de lasers. Para dar uma ideia, isso é 400 vezes mais rápido que o melhor plano de dados da StarLink, que é de 500 Mb/s.

Embora a plataforma usada nos testes tenha sido fruto de uma abordagem incomum para a agência espacial, ao construir o módulo com componentes disponíveis no mercado (para clientes de grande porte, bem explicado), a ideia a princípio visa substituir os métodos em uso hoje, que dependem de frequências de rádio, para a transmissão de dados em órbita baixa, logo, não é para o nosso bico. Ainda.

Transmissor laser TBIRD, baseado em tecnologias terrestres, promete enviar terabytes em órbita a velocidades insanas (Crédito: Massachusetts Institute of Technology’s Lincoln Laboratory)

Transmissor laser TBIRD, baseado em tecnologias terrestres, promete enviar terabytes em órbita a velocidades insanas (Crédito: Massachusetts Institute of Technology’s Lincoln Laboratory)

O teste foi conduzido com o cubesat experimental Pathfinder Technology Demonstrator 3 (PTD-3) da NASA, lançado ao espaço em maio de 2022, como carga agregada de um Falcon 9 da SpaceX. Ele orbita a Terra a 530 km, bem abaixo de uma órbita de Clarke (35.786 km), mas basicamente a mesma altitude em que os satélites da StarLink, e outros ELOs para comunicação, operam.

Integra o conjunto do PTD-3 um comunicador laser, chamado TeraByte InfraRed Delivery, ou simplificando, TBIRD. Ele pesa em torno de 11 kg e é do tamanho de uma caixa de sapatos, e como o nome sugere, usa lasers de infravermelho para transmissão de dados, ao invés de rádio. Ele utiliza dois canais distintos, cada um com uma banda de 100 Gb/s, que podem ser usados um por vez, ou simultaneamente.

Em junho de 2022, a NASA e os institutos parceiros realizaram o primeiro teste de transmissão do TBIRD, ativando apenas um dos canais, no que a velocidade nominal foi atingida sem problemas. Em 28 de abril de 2023, a agência espacial norte-americana decidiu ser hora de testar ambos feixes, e tudo funcionou conforme o esperado.

Segundo Jason Mitchell, engenheiro do programa de Comunicações e Navegação Espaciais da NASA, a tecnologia envolvida no experimento é escalável, permitindo atingir velocidades de transmissão ainda maiores, mas o interessante ao redor do PTD-3 e do TBIRD, é descobrir que o projeto não consumiu bilhões. Longe disso, ele é fruto de um esforço de baixo custo, usando tecnologias disponíveis para venda no mercado "comum".

Satélites com altas taxas de transmissão de dados permitirão resultados melhores, e mais rápidos, em pesquisas científicas (Crédito: NASA)

Satélites com altas taxas de transmissão de dados permitirão resultados melhores, e mais rápidos, em pesquisas científicas (Crédito: NASA)

Em 2014, o MIT iniciou um projeto visando o desenvolvimento de um protocolo de comunicação via satélite mais rápido que os usados atualmente, usando modens ópticos desenvolvidos por companhias de infraestrutura, para soluções de alto nível em terra. Veja bem, embora tudo o que foi usado para a construção do TBIRD esteja disponível no mercado, não estamos falando de peças que você encontra em uma loja de componentes.

Claro, entre os custos de infra para clientes corporativos, e os que normalmente envolvem projetos espaciais, a diferença nos valores continua sendo gigantesca; o desafio do MIT, a seguir, foi adaptar o que funciona na superfície para o espaço.

O amplificador do modem, por exemplo, é mantido resfriado pelo efeito de convecção atmosférica, mas superaquece no vácuo ao ponto de derreter. Para remediar a situação, o instituto teve que trabalhar junto ao fabricante do modem, a fim de desenvolver um dissipador apropriado.

Outro ponto a ser trabalhado envolveu o ponto de recepção. Diferente de transmissões de rádio, receber os dados via laser necessita de dispositivos capazes de captar o feixe infravermelho com precisão, e remediar eventuais perdas de pacotes, por corrupção ou outro motivo, para não ter que enviar um grande lote de dados toda vez que algo der pau.

Para o primeiro cenário, ao invés de contar com um sistema de redirecionamento do feixe em si, que seria mais caro, o PTD-3 usa o sistema de giroscópios do próprio cubesat para isso, que se move por completo. No segundo caso, o problema foi resolvido adaptando o protocolo de repetição automática de requisições, que detecta qual pacote deu erro, e reenvia apenas ele.

Estação Óptica em Solo 1 (OGS-1) em Table Mountain, Califórnia, recebe os dados do PTD-3 (Crédito: NASA)

Estação Óptica em Solo 1 (OGS-1) em Table Mountain, Califórnia, recebe os dados do PTD-3 (Crédito: NASA)

Os resultados são animadores. Com o TBIRD transmitindo a 200 Gb/s, é possível fazer uma transmissão de dados de volumes enormes em minutos. 1 TB, por exemplo, levaria ridículos 43 segundos para sair do PTD-3 e ser armazenado nos servidores da NASA, ou 4 horas e 53 minutos (que não é uma marca ruim, mas enfim) para fazer o mesmo em uma velocidade de 500 Mb/s, a máxima dos satélites da StarLink.

Conexões de fibra em solo de 1 Gb/s, que está se tornando mais acessível? O mesmo pacote de dados com 1 TB consumira 2 horas e 26 minutos para ser baixado, de novo, não é ruim (ao menos para mim, que teve que se virar com uma conexão de 4 Mb/s por uma década), mas a meta aqui é usar o máximo de velocidade possível, sem gastar muito.

Com o tempo, é bem provável que a tecnologia do TBIRD seja aplicada a soluções de internet comerciais, sejam corporativas ou para o usuário médio, e claro que no início o preço será proibitivo, mas como já explicamos, tecnologia começa cara, mas não permanece assim. Pode demorar a chegar, mas vai chegar.

Fonte: NASA, IEEE Spectrum

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