Após mais de um ano de testes em órbita, a China alcançou um avanço significativo no teste de comunicação a laser entre a Terra e a Lua. Os pesquisadores criaram com sucesso uma linha de comunicação laser bidirecional a uma distância de cerca de 400.000 quilômetros entre os dois corpos celestes, marcando o primeiro caso de conexão laser de alta velocidade entre eles.
Este sucesso representa um passo substancial para as comunicações laser espaciais chinesas, expandindo sua aplicação da órbita terrestre para o ambiente lunar. A comunicação a laser transmite informações através de feixes de laser e possui várias vantagens sobre a comunicação tradicional por micro-ondas, incluindo maior largura de banda, velocidades de transmissão de dados mais altas, precisão de mira aprimorada e segurança aumentada. Além disso, o equipamento é mais compacto e leve, permitindo a comunicação bidirecional de alta velocidade com transmissão e recepção flexíveis.
No entanto, o aumento da distância de transmissão gera sérios desafios técnicos. Yang Lei, pesquisador do Centro Tecnológico e de Engenharia de Uso Espacial da Academia Chinesa de Ciências (CAS) e líder da equipe do experimento de comunicação a laser, observou que 'a comunicação no espaço profundo pode cobrir centenas de milhares de quilômetros, o que impõe requisitos extremamente rigorosos de precisão de mira do feixe. Quando o sinal a laser percorre uma distância tão grande até a Terra, ele enfraquece muito, tornando-se extremamente fraco e difícil de detectar. Ao mesmo tempo, as tecnologias de transmissão de alta velocidade enfrentam limitações, o que dificulta o alcance de velocidades de transmissão mais altas.'
O primeiro grande obstáculo foi garantir a mira precisa a longas distâncias. A comunicação entre a Terra e a Lua foi comparada a 'passar um alfinete através de milhares de milhas': é necessário direcionar um feixe de luz extremamente estreito para um alvo em movimento rápido a uma distância de cerca de 400.000 quilômetros. Mesmo um desvio angular mínimo no lado transmissor pode levar a um erro de posicionamento de vários quilômetros no momento em que o feixe atinge o receptor pretendido.
Para resolver esse problema, o grupo de pesquisa desenvolveu uma abordagem inovadora de captura e rastreamento bidirecional projetada para distâncias extremamente longas e sinais extremamente fracos. Calculando e calibrando sistematicamente uma série de fatores — incluindo órbitas de satélites, erros de montagem e deformações de telescópios, refração atmosférica e tempo de propagação do laser — a equipe conseguiu garantir o alinhamento preciso tanto dos satélites orbitais quanto dos telescópios terrestres durante o movimento, garantindo que o feixe de laser atingisse precisamente seu alvo.
Após resolver o problema de mira, a equipe enfrentou outro obstáculo: a detecção e identificação de sinais extremamente fracos. No momento em que o laser percorria cerca de 400.000 quilômetros até a Terra, seu sinal enfraqueceu para alguns fótons, deixando o telescópio terrestre com um número muito pequeno de sinais para registrar. Simultaneamente, interferências da luz lunar, luz estelar e luzes urbanas complicavam ainda mais a separação do sinal útil — era semelhante a tentar ouvir a queda de um alfinete no meio de uma cidade barulhenta a milhares de milhas de distância.
Para combater isso, a equipe implementou detectores ultrassensíveis, capazes de registrar fótons individuais, e desenvolveu algoritmos complexos de processamento de sinais. Essas tecnologias permitiram à equipe filtrar enormes volumes de ruído e extrair com precisão o sinal útil.
A velocidade de transmissão de dados também exigiu conformidade. Após alcançar a recepção estável do sinal, a equipe continuou a aumentar a eficiência do processamento de dados. Inicialmente, o experimento atingiu uma velocidade de canal de subida de 1,25 Mbps e uma velocidade de canal de descida de 100 Mbps. Yang explicou: 'Pegue uma imagem da superfície da Lua em resolução 8K. Transmiti-la por uma linha de comunicação por micro-ondas comum a uma velocidade de 5 Mbps levaria quatro a cinco minutos. Com comunicação a laser a 100 Mbps, isso leva apenas cerca de 12 segundos.'
O experimento foi liderado pelo Centro Tecnológico e de Engenharia de Uso Espacial, com a participação do Zhejiang Lab, Observatórios de Yunnan da CAS e Instituto de Microsistemas e Tecnologia da Informação de Xangai da CAS. Yang concluiu: 'Agora foi lançada a 'superautoestrada de informação' Terra-Lua. No futuro, poderemos obter conjuntos de dados mais cientificamente originais.' Ele acrescentou que as capacidades de transmissão de informações de alta velocidade fornecidas pelas tecnologias desenvolvidas também se tornarão um novo meio de transmissão de informações de alta velocidade para missões lunares tripuladas da China, desenvolvimento de estações de pesquisa lunar e exploração do espaço profundo, o que contribuirá para alcançar resultados científicos mais originais na ciência espacial e aplicações chinesas.