El avance tecnológico ha permitido en los últimos años un desarrollo acelerado en el campo de la imagen remota, habilitando a investigadores para observar con gran precisión objetos situados a largas distancias. Un innovador sistema de imagen de alta resolución ha sido recientemente desarrollado, capaz de capturar detalles diminutos de objetos que se encuentran a más de un kilómetro de distancia. Esta tecnología utiliza haces de láser infrarrojos combinados con una técnica denominada interferometría de intensidad, abriendo nuevas posibilidades para la captación de imágenes en condiciones donde otros métodos resultan insuficientes o ineficaces. La interferometría es un método que tradicionalmente ha sido ampliamente empleado en astronomía para observar cuerpos celestes debido a su capacidad para mejorar la resolución de los telescopios. Consiste en combinar señales de varias fuentes o receptores para crear una imagen con mayor detalle del objeto observado.
Sin embargo, la técnica comúnmente conocida como interferometría amplitud utiliza la suma de amplitudes de ondas de luz, requiriendo la conservación precisa de las fases de estas ondas, un reto significativo en ambientes con turbulencia o condiciones inestables. La interferometría de intensidad, en contraste, no depende de la suma coherente de ondas sino del análisis estadístico de las fluctuaciones en la intensidad detectada en dos o más receptores separados espacialmente. Esta técnica se basa en comparar las variaciones de la intensidad lumínica reflejada, buscando la correlación temporal que pueda aportar información sobre la distribución espacial del objeto iluminado. Aunque menos popular que la interferometría de amplitud debido a que su señal suele ser más débil, la interferometría de intensidad es especialmente adecuada en situaciones en que la luz observada llega parcialmente desordenada o distorsionada, como ocurre al atravesar atmósferas turbulentas o tejidos biológicos. Recientemente, un equipo de investigadores ha logrado aplicar esta técnica de interferometría de intensidad de manera activa para la imagen remota utilizando una fuente de luz láser infrarroja.
A diferencia de observaciones pasivas que detectan la luz emitida por un objeto, en esta configuración la fuente láser ilumina un blanco distante y luego recoge la luz reflejada para analizar sus propiedades. Esta modalidad activa da la ventaja de poder seleccionar el tipo de luz y controlar su intensidad y características, mejorando la calidad de la imagen obtenida. El sistema desarrollado consta de un arreglo que utiliza ocho haces de láser infrarrojo que iluminan simultáneamente el objeto objetivo, dispuesto a una distancia de aproximadamente 1.36 kilómetros. Cada haz recorre un camino ligeramente distinto atravesando la atmósfera, lo que introduce perturbaciones de fase independientes sobre cada uno, haciendo que la luz que finalmente llega al objetivo sea parcialmente incoherente.
Esta incoherencia genera fluctuaciones en la intensidad reflejada que pueden ser detectadas y analizadas mediante un par de telescopios equipados con detectores sensibles, dispuestos a distintas separaciones para variar la resolución espacial. La razón para dividir el haz láser en ocho haces separados es evitar que las fluctuaciones internas del láser (ruido de disparo) dominen la señal medida. Cuando un haz coherente refleja, las fluctuaciones de intensidad se ven ensombrecidas por el ruido inherente de un solo láser, dificultando la detección de la correlación entre los detectores necesarias para la interferometría de intensidad. En cambio, al utilizar múltiples haces incoherentes, se obtienen fluctuaciones intensas y suficientes para poder medir la correlación entre las intensidades registradas por los telescopios. En sus pruebas, el equipo utilizó objetivos formados por material reflectante con letras de solo 8 milímetros de ancho, lo que los convierte en objetos extremadamente exigentes para cualquier sistema de imagen a esa distancia.
Variando la separación entre los dos telescopios desde 7 a 87 centímetros y realizando rotaciones de 360 grados del objetivo, los investigadores lograron reconstruir imágenes con una resolución espacial de aproximadamente 3 milímetros, un avance impresionante si se compara con la resolución de cerca de 42 milímetros que proporcionaría un solo telescopio sin procesamiento interferométrico. Este nivel de detalle logrado representa una mejora de hasta 14 veces en la resolución, lo que demuestra el claro potencial de la técnica para aplicaciones prácticas donde se requiera la observación detallada de objetos remotos que no emiten luz propia y que deben ser iluminados artificialmente para ser detectados. Un aspecto fascinante de la interferometría de intensidad es la explicación cuántica que la sustenta, basada en la interferencia de fotones. El fenómeno puede interpretarse considerando que dos fotones reflejados pueden llegar simultáneamente a dos detectores desde diferentes partes del objetivo, y que las trayectorias intercambiadas de estos fotones son indistinguibles. Esta indistinguibilidad genera una interferencia cuántica que provoca correlaciones simultáneas en las intensidades detectadas, y la fuerza de esta correlación depende directamente de la separación entre los telescopios y las características espaciales del objeto iluminado.
Históricamente, esta tecnología se utilizó por primera vez en astronomía en la década de 1950 para medir el diámetro de estrellas distantes, pero su uso ha sido limitado debido a la complejidad y menor intensidad de señal en comparación con la interferometría de amplitud. Sin embargo, la nueva implementación activa con láser y los avances en los detectores y técnicas de análisis de datos están haciendo que esta tecnología sea mucho más viable en aplicaciones terrestres. Además de la mejora tecnológica, los investigadores están explorando incorporar inteligencia artificial y aprendizaje profundo para mejorar el procesamiento y reconstrucción de imágenes, lo que permitirá manejar mejor el ruido y las perturbaciones atmosféricas. Estas mejoras facilitarán la obtención de imágenes aún más nítidas en condiciones adversas. Entre las aplicaciones potenciales de esta tecnología se encuentran la detección y monitoreo de basura espacial, donde la capacidad de iluminar y obtener imágenes precisas de pequeños objetos en órbita cercana a la Tierra es crítica para evitar colisiones.
