La tecnologia làser de guia estreta permet comunicacions entre vehicles submarins

Fa gairebé cinc anys, la NASA i el Lincoln Laboratory van fer història quan la demostració de comunicació làser lunar (LLCD) usava un feix làser polsant per transmetre dades d'un satèl·lit que orbitava a la lluna cap a la Terra (més de 239,000 milles) a una velocitat de descàrrega rècord 622 megabits per segon. Ara, els investigadors del Lincoln Laboratory busquen tornar a obrir nous terrenys aplicant la tecnologia de raig làser utilitzada en LLCD per les comunicacions submarines.

La recerca per aplicacions submarines com el LLCD s'aprofita de les guies làser estretes per oferir l'energia necessària al terminal associat per a una comunicació d'alta velocitat. No obstant això, la comunicació làser submarina (lasercom) presenta el seu propi conjunt de reptes. A l'oceà, les guies làser es veuen obstaculitzades per una important absorció i dispersió, que limiten tant la distància que pot recórrer el feix com la velocitat de les dades. Per fer front a aquests problemes, el Laboratori està desenvolupant comunicacions òptiques de guies de feix estret que utilitzen en un vehicle submarí apuntant amb precisió al terminal receptor d'un segon vehicle submarí.

Aquesta tècnica contrasta amb l'enfocament més comú de comunicació submarina que envia el feix de transmissió amb un angle ampli, però redueix el rang i la velocitat de les dades assolibles. En demostrar que es pot adquirir i fer un seguiment de guies òptiques estretes, entre dos vehicles mòbils, s’ha fet un pas important per demostrar la viabilitat del prototipus per aconseguir una comunicació submarina que sigui 10.000 vegades més eficient que altres enfocaments moderns.

La majoria dels sistemes autònoms a sobre del sòl es basen en l'ús de GPS per a la informació de posicionament. No obstant això, com que els senyals GPS no penetren a la superfície de l'aigua, els vehicles submergits han de trobar altres formes d'obtenir aquestes dades importants. Els vehicles submarins confien en els sistemes de navegació inercials grans i costosos que combinen els acceleròmetres, els giroscopis i les dades de la brúixola, així com altres dades quan estan disponibles, per calcular la posició. El càlcul de posició és sensible al soroll i pot acumular ràpidament errors de centenars de metres quan un vehicle està submergit durant períodes significatius de temps.

Aquesta incertesa posicional pot dificultar que un terminal submarí localitzi i estableixi un enllaç amb guies òptiques estretes. Per aquest motiu, s’ha implementat una funció d'escaneig d'adquisició que s'utilitza per interpretar ràpidament la guia sobre la regió incerta, de manera que el terminal complementari pugui detectar el feix i bloquejar activament per mantenir-lo centrat en el detector d'adquisicions i comunicacions del terminal lasercom. Mitjançant aquesta metodologia, dos vehicles poden localitzar, rastrejar i establir un enllaç efectiu, tot i el moviment independent de cada vehicle sota l'aigua.

Un cop els dos terminals làser estan bloquejats entre si i es comuniquen, la posició relativa entre els dos vehicles es pot determinar amb precisió mitjançant l'ús de funcions de senyalització d'ample de banda en forma d'ona de comunicacions. Amb aquest mètode, es pot conèixer de manera precisa el rodament i el rang relatiu entre els vehicles.

Per comprovar la seva capacitat de comunicació òptica submarina, sis membres de l'equip recentment van fer una demostració de precisió i una ràpida adquisició entre dos vehicles mòbils a la piscina del Boston Sports Club de Lexington, Massachusetts. Les seves proves van demostrar que els dos vehicles submarins podrien buscar-se i ubicar-se entre si en un segon. Una vegada enllaçats, els vehicles podrien utilitzar el seu enllaç establert per transmetre centenars de gigabytes de dades en una sessió.

Font: Massachusetts Institute of Technology