Uma experiência realizada num observatório do sudoeste da China promete agitar o setor da internet por satélite. Um satélite geoestacionário transmitiu dados para a Terra com um pequeno laser de 2 watts, alcançando velocidades superiores às habituais da Starlink. Mas o verdadeiro destaque não estava no satélite: estava na tecnologia de receção instalada em terra.
O que aconteceu a 36.000 quilómetros de altitude
O ensaio decorreu no Observatório de Lijiang, na província de Yunnan. Em vez de uma simples antena parabólica, o local dispunha de uma sofisticada estação terrestre equipada com um telescópio de 1,8 metros. Por cima dele encontrava-se um satélite em órbita geoestacionária, a cerca de 36.000 quilómetros da Terra e sempre sobre o mesmo ponto.
A partir dessa altitude, o satélite enviou um feixe laser para o solo com apenas 2 watts de potência. É um valor comparável ao de uma luz de presença pouco potente, e não ao de uma grande torre de transmissão. Ainda assim, os investigadores registaram uma velocidade de transmissão descendente de 1 gigabit por segundo (1 Gbit/s).
Um laser de 2 watts a uma altitude geoestacionária forneceu 1 Gbit/s: cerca de cinco vezes a velocidade das ligações Starlink típicas, apesar de o satélite estar mais de 60 vezes mais longe.
Em termos práticos, esta largura de banda permitiria, em teoria, transferir um filme em HD de Xangai para Los Angeles em menos de cinco segundos. Trata-se, naturalmente, de uma instalação experimental e não de um router doméstico, mas o resultado dá uma ideia do potencial das ligações óticas a partir do espaço.
Porque estão as órbitas geoestacionárias em desvantagem
Para compreender o alcance do resultado, vale a pena olhar para a concorrência. A Starlink recorre a centenas de satélites em órbita terrestre baixa, conhecida pela sigla LEO, a altitudes de cerca de 500 a 550 quilómetros. A proximidade da Terra encurta o percurso dos sinais e reduz a latência, embora cada satélite cubra apenas uma área pequena.
Os satélites geoestacionários, pelo contrário, encontram-se muito mais longe:
- Órbita geoestacionária (GEO): cerca de 36.000 km de altitude; o satélite permanece sobre o mesmo ponto da Terra.
- Satélites LEO: aproximadamente 500–2.000 km de altitude; deslocam-se rapidamente pelo céu.
- Satélites MEO: órbitas médias, a cerca de 10.000 km de altitude.
A grande distância de uma órbita GEO constitui normalmente um obstáculo: o sinal tem de percorrer muito mais espaço antes sequer de chegar à atmosfera. E é precisamente esta última parte do trajeto que há anos causa dificuldades aos investigadores. As camadas de ar agitam o feixe laser, fazendo a luz cintilar, dispersar-se e distorcer-se.
Muitas experiências anteriores com ligações óticas por satélite não falharam no vazio do espaço, mas sim no céu turbulento imediatamente acima do telescópio. Foi nesse ponto que a equipa chinesa concentrou os seus esforços.
Ótica adaptativa e «gestão de canais»: como a China recuperou o feixe
A estação terrestre de Lijiang foi concebida em torno de uma ideia central: em vez de ignorar a atmosfera ou compensar apenas grosseiramente os seus efeitos, o sistema atua para os controlar. O elemento principal é um conjunto de 357 microespelhos móveis, integrado num sistema de ótica adaptativa.
Passo 1: corrigir a luz em tempo real
Quando o feixe laser entra no telescópio de 1,8 metros, os sensores detetam as deformações da frente de onda da luz. Os microespelhos ajustam então a sua forma a intervalos de milissegundos para compensar essas distorções. O princípio vem da astronomia, onde há anos se procura obter imagens nítidas das estrelas apesar da turbulência do ar.
Neste caso, o objetivo não é produzir uma imagem bonita, mas garantir uma transmissão de dados limpa. Os espelhos adaptativos corrigem em tempo real as perturbações mais significativas.
Passo 2: dividir o feixe em oito canais
A correção não terminou aí. Depois de passar pela ótica adaptativa, a luz atravessa um conversor de luz multiplano. Este dispositivo divide o feixe original em oito modos distintos: em termos figurados, transforma um feixe deformado em oito feixes parciais ligeiramente diferentes.
No final, a eletrónica identifica quais dos oito canais transportam os sinais mais fortes e mais limpos. Três são escolhidos e combinados para reconstruir os dados. Os investigadores descrevem o processo como uma sinergia entre ótica adaptativa (AO) e diversidade de modos (MDR).
Com a combinação AO-MDR, a proporção de sinais utilizáveis passou de 72 para 91,1 por cento, um grande aumento da estabilidade.
A inovação está em não tratar a turbulência como uma perturbação que tem de ser totalmente eliminada. O sistema aceita que a atmosfera fragmente o feixe e aproveita os percursos de luz que sofreram menos danos.
Porque é tão relevante a comparação com a Starlink
A constelação da Starlink demonstrou o potencial da internet por satélite no quotidiano. Em muitas regiões, os utilizadores obtêm normalmente entre 100 e 200 Mbit/s. A nova experiência chinesa atingiu cerca de cinco vezes esse valor, apesar de a distância ser 60 vezes maior.
Os dois sistemas, porém, dificilmente podem ser comparados de forma direta. Em Lijiang foi usada uma instalação especializada com um grande telescópio, e não um pequeno terminal de cliente montado numa parede exterior. A ligação de gigabit destina-se claramente a outras aplicações:
- Ligações de rede principal: percursos de elevada capacidade entre continentes ou centros de dados.
- Comunicações militares e governamentais: ligações laser de grande largura de banda e difíceis de intercetar.
- Dados de investigação: grandes volumes de informação provenientes de satélites de observação da Terra ou científicos.
Enquanto a Starlink aponta a milhares de milhões de clientes finais, a instalação chinesa parece funcionar mais como um substituto espacial da fibra ótica: uma rede ótica principal capaz de ligar grandes nós de rede.
O que isto pode significar para o futuro da internet a partir do espaço
A combinação de baixa potência de emissão, grande distância e elevada velocidade de transmissão envia um sinal claro ao setor. A comunicação por laser é há muito vista como uma forte candidata para a «internet da próxima geração» em órbita. As suas vantagens são concretas:
| Aspeto | Ligações óticas (laser) | Ligação de rádio convencional |
|---|---|---|
| Largura de banda | Muito elevada, com velocidades na ordem dos gigabits possíveis | Limitada pelas bandas de frequência |
| Suscetibilidade a interferências | Feixe estreito, difícil de perturbar | Cobertura mais ampla, mais vulnerável a interferências |
| Possibilidade de interceção | Relativamente difícil de intercetar | Mais fácil de localizar e intercetar |
| Dependência das condições meteorológicas | Sensível a nuvens e nevoeiro | Mais resistente ao mau tempo |
O tempo continua a ser o fator crítico. Nuvens, nevoeiro ou neblina densa podem bloquear totalmente uma ligação laser. Por isso, muitas equipas de investigação concentram-se, numa primeira fase, em locais secos e com céu limpo, como planaltos elevados ou regiões desérticas. Também são possíveis sistemas híbridos, com rádio como alternativa e laser para cargas máximas e dados sensíveis.
Dimensão estratégica: a corrida tecnológica em órbita
O êxito em Lijiang insere-se num contexto mais amplo: a China está a investir fortemente em constelações próprias de satélites, comunicação quântica e ligações óticas. Projetos ocidentais como a Starlink, a OneWeb ou os futuros sistemas da UE representam um desafio não só económico, mas também para a política de segurança. Quem controlar as redes de comunicação espacial mais avançadas poderá, em última análise, controlar também os fluxos de dados e as infraestruturas críticas.
Uma ligação laser geoestacionária à velocidade de gigabit abre possibilidades, por exemplo, para:
- Redes regionais na Ásia, em África ou na América Latina que funcionem independentemente dos sistemas ocidentais.
- Canais de dados rápidos e protegidos entre bases militares e organismos governamentais.
- Ligações a estações de investigação remotas, nomeadamente em regiões polares ou a bordo de navios.
A tecnologia também pode ser interessante para a própria exploração espacial. Futuras missões à Lua poderão enviar dados para a Terra através de retransmissores geoestacionários com ligações laser, sem depender de ligações de rádio mais lentas.
Quão prático é um laser espacial no dia a dia?
Por enquanto, a tecnologia está longe de ser uma solução de massas. Um telescópio de 1,8 metros dificilmente cabe numa varanda, e a mecânica de precisão dos 357 microespelhos exige manutenção e calibração rigorosa. Para as famílias e os campistas com antena parabólica, as soluções de rádio continuarão a ser mais realistas num futuro previsível.
A perspetiva torna-se interessante se for possível miniaturizar partes da tecnologia. Tal como centros de dados inteiros foram outrora reduzidos à dimensão de um smartphone, os futuros terminais laser poderão tornar-se muito mais pequenos e acessíveis dentro de alguns anos. Seriam então possíveis:
- Portas de ligação laser instaladas em torres de comunicações móveis para servir regiões inteiras.
- Terminais em navios ou aviões ligados a satélites geoestacionários com laser.
- Nós urbanos ligados por laser em locais onde seja difícil instalar fibra ótica.
Quem conhece as expressões ótica adaptativa ou diversidade de modos associa-as, até agora, sobretudo a telescópios de alta gama e instalações laboratoriais. A experiência de Yunnan mostra que estes elementos também são adequados ao tráfego de dados. Na prática, os investigadores dividiram um sinal luminoso perturbado em partes mais fáceis de tratar e voltaram a juntar as melhores.
Para o setor das redes, isto significa que a fronteira entre a «fibra ótica no solo» e o «laser no espaço» está a tornar-se menos rígida. A fibra ótica continua indispensável na rede principal, mas as ligações laser geoestacionárias podem servir de alternativa onde as obras de instalação não compensam, atravessando mares, desertos ou zonas politicamente sensíveis.
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