Primer nanosatélite israelí diseñado para comunicarse desde el espacio con una estación terrestre óptica

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Un nuevo logro tecnológico para la Universidad de Tel Aviv: en menos de dos años, la TAU ha lanzado tres nanosatélites al espacio. El tercero, TAU-SAT3, fue lanzado ayer en el vehículo de lanzamiento Falcon 9 de SpaceX, desde la estación espacial de Cabo Cañaveral, en Florida. Según los investigadores, el TAU-SAT3, desarrollado en el Centro de Nanosatélites de la Facultad de Ingeniería Fleischman de la TAU, representa un avance científico que allana el camino hacia la demostración de la comunicación óptica y cuántica desde el espacio a través de nanosatélites.

Al respecto, los investigadores expresan: “La TAU lidera los esfuerzos de Israel para crear canales de comunicación por satélite basados en tecnologías ópticas y cuánticas. Para implantar la comunicación cuántica de larga distancia a cientos de kilómetros o más necesitamos ir al espacio. TAU-SAT3 está diseñado para allanar el camino hacia la demostración de la comunicación cuántica a través de un nanosatélite cuántico, que se construirá en el futuro en la TAU”.

Y Meir Ariel, Director del Centro de Nanosatélites de la TAU, comenta: “Los dos primeros nanosatélites de la TAU se diseñaron para medir la radiación cósmica alrededor de la Tierra y probar diversos medios para proteger de ella los sistemas electrónicos instalados en los satélites. Para ello, los nanosatélites llevaban cargas útiles especiales construidas en colaboración con diversas instituciones científicas, entre ellas el Centro de Investigación Nuclear SOREQ. El tercer satélite, TAU-SAT3, fue el primero diseñado, desarrollado y construido íntegramente en TAU”.

Por su parte, el Decano de la Facultad de Ingeniería Iby y Aladar Fleischman Noam Eliaz afirma: “La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tel Aviv está orgullosa del éxito del lanzamiento del nanosatélite TAUSAT3. Es el tercer nanosatélite que lanzamos en menos de dos años. El lanzamiento es el resultado de la investigación y el desarrollo llevados a cabo por el Centro de Nanosatélites de la Facultad de Ingeniería en colaboración con el Centro QuanTAU”.

Y concluye: “Este nanosatélite cumple una serie de hitos en nuestro camino para lograr la comunicación cuántica desde el espacio por medio de un nanosatélite cuántico, que se construirá en la Universidad de Tel Aviv en el futuro. Recientemente, hemos sido los únicos ganadores de una licitación del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Israel para construir y lanzar una flota de satélites, al tiempo que ponemos el campo del Nuevo Espacio y la construcción de nanosatélites al alcance de los estudiantes de la periferia”.

A día de hoy, la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tel Aviv lidera este campo en Israel y es un punto de encuentro para estudiantes, escolares, centros de investigación y la industria en este campo. Lanzado a una altitud de 550 kilómetros, se espera que el TAU-SAT3 orbite la Tierra durante unos cinco años y lleve a cabo diversas tareas científicas. Lleva a bordo por primera vez baterías fabricadas por la empresa israelí Epsilor que le proporcionarán energía durante toda su vida en órbita.

Su misión principal consistirá en comunicarse con la nueva estación óptica terrestre instalada en el tejado del Edificio de Física Shenkar, en el campus de la TAU. Se trata de la primera estación óptica terrestre de Israel, y una de las pocas del mundo, que puede fijar, seguir y recoger datos de un nanosatélite que, visto desde la Tierra, es más pequeño que un píxel.

Según los investigadores, esto significa que en el futuro será tecnológicamente posible construir y lanzar nanosatélites para comunicaciones ópticas a un coste mucho menor que el de los grandes satélites. TAU-SAT3 también llevará a cabo experimentos de comunicación por satélite a velocidades de bits muy altas y en escenarios en los que los canales de comunicación por satélite se hayan visto interrumpidos.

En relación la tema, Ariel explica: “AU-SAT3 es un nanosatélite de 20 centímetros que lleva un dispositivo óptico de sólo unos centímetros de longitud. Cuando el satélite pase sobre Israel, el dispositivo emitirá luz en varias longitudes de onda, y el telescopio de la estación óptica terrestre identificará el diminuto destello, lo fijará y lo rastreará. El nanosatélite enviará simultáneamente señales ópticas y de radio a la Tierra. Sin embargo, cuando el dispositivo óptico gire hacia la estación terrestre óptica, la antena se orientará en una dirección diferente. Como consecuencia, podría perderse una parte significativa de los datos. La novedad de este proyecto es la capacidad de los sistemas de comunicación instalados tanto en el nanosatélite como en la estación terrestre para reconstruir los datos perdidos en tiempo real utilizando algoritmos inteligentes de procesamiento de señales desarrollados en la TAU”.

Y Yaron Oz, Director del Centro de Ciencia y Tecnología Cuánticas de la TAU, agrega: “Los principios de la mecánica cuántica permiten un método de cifrado incondicionalmente seguro. Cuando una entidad hostil intenta interceptar un mensaje transmitido, éste se disipa inmediatamente. Además, el intento de interceptación se detecta, a diferencia de los métodos de cifrado actuales, en los que las interceptaciones permanecen indetectables. En consecuencia, la comunicación cuántica a prueba de escuchas está hoy en la vanguardia de la investigación científica. Gobiernos y organizaciones gigantes de todo el mundo están inmersos en una carrera por conseguir capacidades de cifrado cuántico, sobre todo porque se espera que los ordenadores cuánticos descifren los algoritmos de cifrado actuales. Es un esfuerzo enorme, en términos de ciencia, tecnología y presupuestos”.

Por último, Oz añade: “Hay que tener en cuenta que, más allá del cifrado de datos de seguridad, una vez que la informática cuántica descifre los métodos de cifrado actuales, todos los datos quedarán expuestos, incluidos los historiales médicos y financieros personales, los mensajes de correo electrónico y de WhatsApp, etc. Esto hace que el cifrado cuántico sea muy relevante para proteger la privacidad de todos. La comunicación cuántica es muy sensible al medio a través del cual se transmite, como las fibras ópticas o la atmósfera. Esperamos que TAU-SAT3 permita por primera vez la comunicación entre una estación terrestre óptica y un satélite, lo que supondrá un importante paso adelante en la demostración de una comunicación cuántica fiable”.

Un gran número de miembros del profesorado de la TAU participaron en el innovador proyecto, entre ellos el Profesor Ofer Amrani, Investigador Principal del proyecto, el Profesor Haim Suchowski, Jefe del Laboratorio de Investigación Femto-Nano, y los estudiantes e investigadores que desarrollaron los sistemas del nanosatélite: Dr. Dolev Bashi, Idan Finkelstein, Michael Tzukran, Ofir Cohen, David Greenberg, Barak Levi, Alon Haramati, Onn Rengingad, Ofir Yafe, Shahar Morag, Ori Dagan, Elad Sagi y Orly Blumberg.

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