La Cina ha compiuto un importante passo avanti nelle comunicazioni spaziali: nel luglio 2026 è stata attivata una connessione laser bidirezionale tra la Terra e lo spazio lunare, su una distanza superiore ai 400.000 chilometri. Il risultato, ottenuto nell’ambito del programma di ricerca sullo spazio cislunare DRO, dimostra per la prima volta in orbita la possibilità di utilizzare comunicazioni laser ad alta velocità tra la Terra e l’area lunare.
comunicazioni laser terra-luna: raggiunto un nuovo traguardo
Il Centro di ingegneria e tecnologia per le applicazioni spaziali dell’Accademia cinese delle scienze ha coordinato il progetto, realizzato insieme al laboratorio Zhijiang. Il satellite DRO-A è stato equipaggiato con un carico utile sperimentale per le comunicazioni laser, mentre l’Osservatorio astronomico dello Yunnan e l’Istituto di microsistemi e tecnologia dell’informazione di Shanghai hanno sviluppato i sistemi laser terrestri.
Dopo oltre un anno di verifiche in orbita, il sistema è riuscito a mantenere una catena di comunicazione bidirezionale lunga più di 400.000 chilometri. Il risultato segna il passaggio delle comunicazioni laser cinesi dall’orbita terrestre bassa allo spazio cislunare e offre un supporto tecnologico rilevante per le future missioni con equipaggio verso la Luna e per l’esplorazione dello spazio profondo.
le tre difficoltà principali delle comunicazioni nello spazio profondo
Secondo il ricercatore Yang Lei, le comunicazioni laser nello spazio profondo devono affrontare tre ostacoli essenziali: la precisione estrema del puntamento, l’indebolimento del segnale durante la propagazione e la difficoltà di incrementare la velocità di trasmissione.
Il gruppo di ricerca ha lavorato per cinque anni per superare questi limiti. La complessità dell’operazione è stata descritta attraverso tre immagini: realizzare un puntamento preciso come infilare un ago a grande distanza, distinguere segnali estremamente deboli come suoni lontani e trasferire dati a velocità elevata, nell’ordine delle centinaia di megabit al secondo.
- Yang Lei, ricercatore del Centro di ingegneria e tecnologia per le applicazioni spaziali
- Li Yuqiang, ricercatore dell’Osservatorio astronomico dello Yunnan
- Li Chao, ricercatore del laboratorio Zhijiang
- Li Hao, ricercatore dell’Istituto di microsistemi e tecnologia dell’informazione di Shanghai
puntamento laser ad alta precisione tra terra e luna
Anche una deviazione angolare minima del raggio laser all’origine può trasformarsi in un errore di posizione di diversi chilometri quando il segnale raggiunge la destinazione. L’aumento della distanza amplifica gli effetti dei cambiamenti nell’assetto del satellite, delle vibrazioni meccaniche e delle perturbazioni atmosferiche.
Per affrontare il problema, la squadra ha sviluppato un sistema di acquisizione e inseguimento bidirezionale, progettato per operare su distanze molto elevate e in presenza di segnali estremamente deboli. Il metodo considera numerosi parametri, tra cui l’orbita del satellite, gli errori di installazione e deformazione del telescopio, la rifrazione atmosferica e il tempo necessario al laser per percorrere la distanza.
Le correzioni vengono effettuate in modo continuo, così da mantenere l’allineamento tra il terminale spaziale e quello terrestre anche durante il movimento. Il raggio viene indirizzato verso l’area prevista prima che il bersaglio diventi effettivamente visibile, garantendo una precisione costante nel puntamento.
rilevamento di singoli fotoni per isolare il segnale
Dopo aver percorso oltre 400.000 chilometri, il fascio laser arriva sulla Terra con un’intensità estremamente ridotta. Il telescopio può ricevere soltanto pochi fotoni, rendendo indispensabile l’impiego di rilevatori optoelettronici ad alta sensibilità, capaci di reagire anche alla presenza di un singolo fotone.
Il segnale deve inoltre essere separato da numerose fonti di disturbo, tra cui la luce della Luna, quella delle stelle e l’illuminazione urbana. Grazie all’esperienza maturata nel rilevamento dei singoli fotoni e nell’elaborazione delle comunicazioni, il gruppo ha superato le difficoltà legate alla tecnologia dei rilevatori superconduttivi ad alta velocità.
Sono stati sviluppati anche algoritmi specifici per l’elaborazione dei segnali, in grado di riconoscere le informazioni utili all’interno di un rumore di fondo molto intenso. Questo passaggio ha permesso di rendere leggibile il segnale laser nonostante le condizioni di ricezione estremamente critiche.
velocità laser fino a 100 mbps in download
Il progetto ha introdotto tecniche di elaborazione ad ampia banda capaci di riconoscere intervalli temporali dell’ordine dei picosecondi. Il sistema utilizza una modulazione avanzata della posizione degli impulsi e procedure di trattamento del segnale ad alta affidabilità, così da garantire una trasmissione rapida anche con un rapporto segnale-rumore molto basso.
Un sistema di codifica con forti capacità di correzione degli errori contribuisce a contrastare i disturbi e a trasferire grandi quantità di dati con alta velocità e un basso tasso di errore. I test hanno raggiunto una velocità preliminare di 1,25 Mbps in upload e di 100 Mbps in download.
trasmissione delle immagini lunari in pochi secondi
Il miglioramento risulta evidente nel trasferimento delle immagini ad alta definizione. Un’immagine lunare 8K richiede circa quattro o cinque minuti per essere inviata attraverso un tradizionale collegamento a microonde. Con una connessione laser da 100 Mbps, la stessa operazione può essere completata in circa 12 secondi.
il programma dro e i precedenti collegamenti laser
Il programma di ricerca sullo spazio cislunare DRO è stato proposto nel febbraio 2022 con l’obiettivo di realizzare la prima costellazione nello spazio Terra-Luna basata su tre satelliti. Nell’agosto 2024 era già stato stabilito e completato il collegamento per le misurazioni e le comunicazioni tra satelliti nella banda K.
Nel marzo 2026, l’Istituto di tecnologia optoelettronica dell’Accademia cinese delle scienze aveva inoltre realizzato a Lijiang, nello Yunnan, un collegamento laser bidirezionale stabile da 1 Gbps con un satellite in orbita geostazionaria, su una distanza di 40.740,96 chilometri. Il collegamento aveva funzionato senza interruzioni per oltre tre ore.
La successione di questi risultati evidenzia il progressivo sviluppo delle tecnologie laser per le comunicazioni tra satelliti, Terra e spazio lunare. Le capacità accumulate potranno sostenere le future missioni cinesi con equipaggio verso la Luna e la realizzazione di infrastrutture dedicate alla ricerca lunare.
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