Satélite chinês usa laser e envia 1 Gbit/s de 36.000 km, superando Starlink

Um satélite chinês conseguiu enviar dados para a Terra a partir de 36.000 km de altitude usando uma abordagem que faz os links de rádio tradicionais parecerem ultrapassados.

Em um observatório na província chinesa de Yunnan, no sudoeste do país, uma equipa de investigação colocou à prova um método diferente para transmitir informação a partir do espaço. Em vez de recorrer à comunicação por rádio, os cientistas optaram por um feixe de laser de baixa potência - e, ainda assim, atingiram velocidades acima daquilo que muita gente associa a conexões via Starlink ou mesmo a alguns cenários de fibra ótica.

Laser em vez de rádio: o que aconteceu na China

No Observatório de Lijiang, os investigadores captaram o sinal de um satélite geoestacionário a cerca de 36.000 km de altitude. Ao contrário de constelações de pequenos satélites em órbita baixa, um satélite em GEO aparenta “ficar parado” sobre o mesmo ponto da superfície terrestre. A transmissão foi feita com um laser de apenas 2 watts.

“Um laser de 2 watts envia, a partir de uma órbita geoestacionária, um fluxo de dados estável de cerca de 1 Gbit/s - mais rápido do que ligações típicas do Starlink.”

Segundo a equipa, a taxa de transmissão ficou em torno de 1 Gigabit por segundo (1 Gbit/s), algo comparável à velocidade de uma boa ligação de fibra numa área urbana - com a diferença de que aqui o sinal percorre praticamente metade do caminho até à Lua. Uma das ilustrações do estudo menciona que um filme em HD poderia ser enviado de Xangai para Los Angeles em menos de cinco segundos.

Por que a comparação com o Starlink chama tanta atenção

A referência ao Starlink ganhou repercussão internacional porque, em geral, os satélites da SpaceX operam a apenas algumas centenas de quilómetros de altitude. A distância menor costuma ser vista como vantagem: o sinal demora menos e tende a sofrer menos atenuação.

Neste teste, porém, as condições de partida são totalmente diferentes:

• Altura do Starlink: tipicamente 500–600 km acima da Terra
• Altura do satélite chinês: cerca de 36.000 km
• Relação das distâncias: aproximadamente 60 vezes mais longe do que o Starlink
• Potência de emissão do laser: apenas 2 watts - na mesma ordem de grandeza de uma luz noturna

Mesmo com essa distância enorme, o enlace óptico alcançou uma velocidade que, de acordo com os investigadores, fica cerca de cinco vezes acima das taxas típicas de downlink do Starlink para clientes finais. É verdade que o teste chinês não é um serviço doméstico: trata-se de um ensaio avançado com um grande telescópio. Ainda assim, a comparação deixa evidente o potencial de ligações ópticas vindas do espaço.

O obstáculo real: ar, não vácuo

O maior desafio não esteve no percurso pelo vácuo espacial, mas nos últimos quilómetros dentro da atmosfera. Ao descer, o feixe encontra camadas de ar em constante mudança, diferenças de temperatura e turbulência. Esse conjunto de efeitos distorce e “rasga” o feixe de luz.

Por isso, no solo não chega um ponto limpo e uniforme, e sim um padrão tremeluzente e deformado. É aqui que entra a solução central da equipa: em vez de receber o feixe simplesmente “como ele é”, o sistema passa a remodelá-lo ativamente e a recompor o sinal.

Como funciona o recetor de alta tecnologia em Lijiang

O núcleo da instalação é um telescópio de 1,8 metro. Ele recolhe a luz do laser que chega e encaminha o sinal para um sistema de correção em várias etapas. A arquitetura junta dois métodos conhecidos que, até aqui, eram mais comuns em uso separado:

• Óptica adaptativa (AO): um espelho com 357 microespelhos é deformado continuamente para compensar as distorções do feixe.
• Receção por diversidade de modos (MDR): o sistema divide o feixe recebido em vários modos de luz, isto é, diferentes “canais” dentro do próprio feixe.

A combinação é referida como AO-MDR. Na primeira etapa, a óptica adaptativa suaviza o padrão distorcido da frente de onda. Em seguida, um chamado conversor de luz de múltiplos planos distribui o sinal por oito modos base. A partir desses oito subcanais, o sistema seleciona os três mais fortes e volta a reuni-los para a transmissão de dados.

“Em vez de depender de um feixe perfeito, o sistema persegue vários subfeixes ‘feridos’ - e, a partir deles, recupera um fluxo de dados estável.”

O ganho aparece nos números: a fração do sinal que pode ser aproveitada sobe de 72% para 91,1%. Na prática, isso significa menos dados perdidos no “ruído” atmosférico e uma ligação mais robusta.

Por que a órbita geoestacionária é um caso à parte

Satélites geoestacionários são, há décadas, um pilar da comunicação via satélite, tradicionalmente associados a sinais de TV e a links de rádio de banda larga. A característica distintiva é bem conhecida, mas vale situar no conjunto:

Tipo	Altura acima da Terra	Característica
LEO (órbita baixa)	ca. 500–2.000 km	baixa latência, exige muitos satélites
MEO (órbita média)	ca. 2.000–10.500 km	compromisso entre cobertura e latência
GEO (geoestacionária)	ca. 36.000 km	fica sobre um ponto, grande alcance

Um satélite em GEO cobre áreas imensas - continentes inteiros ou grandes porções de oceano. Em contrapartida, a distância cobra o seu preço: o caminho do dado é mais longo, o sinal chega mais fraco e torna-se mais sensível. Durante muito tempo, enlaces ópticos a partir dessa altitude foram considerados especialmente difíceis. Por isso, atingir taxas na ordem de gigabits a partir de um GEO com apenas 2 watts é visto como um salto técnico.

Em que casos esses laserlinks podem ser úteis

O sistema de Lijiang não substitui um terminal de telhado do Starlink. É uma estação terrestre grande e complexa, pensada para outra categoria de uso. Esse tipo de ligação de alto desempenho tende a fazer mais sentido como conexão de backbone - “autoestradas de dados” entre satélites e estações terrestres potentes. A partir daí, a informação pode entrar em redes de fibra ótica ou ser redistribuída por rádio.

Possíveis aplicações incluem:

• Conectar regiões remotas por meio de estações terrestres centrais
• Transferir rapidamente dados de satélites de observação da Terra ou meteorológicos
• Criar canais de comunicação seguros para uso militar ou governamental
• Estabelecer rotas de backbone entre continentes como complemento a cabos submarinos

Em comparação com rádio, a comunicação por laser traz vantagens: é mais difícil de interceptar, feixes estreitos quase não interferem entre si e as faixas de frequência disponíveis são muito mais amplas. Ao mesmo tempo, há vulnerabilidades próprias: nuvens, neblina intensa ou chuva forte podem degradar a ligação de forma significativa.

Termos em poucas palavras: óptica adaptativa e modos de luz

A óptica adaptativa nasceu na astronomia. Telescópios recorrem a espelhos deformáveis para corrigir as distorções atmosféricas que borram imagens de estrelas. Sensores avaliam o quanto o padrão de luz muda, e atuadores minúsculos ajustam o espelho centenas de vezes por segundo. O resultado é uma imagem muito mais nítida - ou, como em Lijiang, um sinal recebido bem mais estável.

Já os modos de luz podem ser entendidos, de forma simplificada, como diferentes “formas” que um feixe pode assumir. Um laser não é apenas um ponto; ele pode carregar padrões complexos de intensidade e fase. Ao decompor esses padrões em formas base, obtêm-se canais paralelos que podem ser analisados separadamente. É exatamente isso que o conversor de luz de múltiplos planos faz ao trabalhar com os seus oito modos base.

O que isso pode significar para as redes espaciais do futuro

O ensaio chinês indica que as estações terrestres tendem a ganhar peso no desenho das redes. Em vez de depender apenas de antenas maiores e transmissores mais potentes em órbita, parte da “inteligência” é deslocada para o solo. Óptica avançada, controlo em tempo real e processamento de sinal permitem extrair muito mais de sinais fracos e distorcidos.

Se isso for combinado com laserlinks entre satélites - algo que diferentes empresas de tecnologia espacial já vêm testando -, pode surgir uma nova geração de redes globais. Plataformas geoestacionárias atenderiam regiões amplas, constelações em órbita baixa fariam percursos curtos e saltos intermediários, e estações terrestres de alto desempenho agregariam os fluxos e conectariam tudo às estruturas de fibra ótica já existentes.

A velocidade com que essas soluções chegarão ao dia a dia não depende apenas de avanços técnicos, mas também de custos, regulação e questões de segurança. Ainda assim, o enlace de 1 Gbit/s com um laser de 2 watts em Yunnan já aponta uma direção: na disputa por espaço e mercado, não vai ganhar apenas quem lançar mais satélites, e sim quem operar lasers cada vez mais eficientes e estações terrestres cada vez mais inteligentes.