سیستم‌های لیزری سرعت ارتباطات فضایی را صد برابر خواهند کرد

طرحی گرافیکی از مخابره‌ی اطلاعات فضاپیماها با استفاده از لیزر. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Amber Jacobson, producer
479

ارتباطات فضایی

اگر فکر می‌کنید سرعت اینترنت‌تان‌‌ پایین است یک روز خود را جای دانشمندان فضایی بگذارید تا قدر سرعت اینترنت را بدانید!

فاصلهٔ بسیار زیاد فضاپیماها از زمین و پهنای باند کم باعث شده دریافت اطلاعات از فرستاده‌های‌مان به فضا به کندی انجام شود. سرعتی که در نهایت به چند مگابیت بر ثانیه می رسد.

برای درک بهتر این وضعیت خوب است به یاد آورید که انتقال داده‌‌های فضاپیمای افق‌های نو بیش از یک سال طول کشید!

اکنون زمان تغییر فرا رسیده است. همان‌طور که گذار از اینترنت دیال آپ به نسل‌های جدید اینترنت باعث انقلابی در دنیای وب شد، ناسا در حال آماده‌سازی طرحی است که می‌تواند چنین انقلابی را در زمینه‌ی ارتباطات فضایی به وجود آورد.

طرحی گرافیکی از مخابره‌ی اطلاعات فضاپیماها با استفاده از لیزر.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Amber Jacobson, producer

لیزر

کلید اصلی این تغییر اساسی لیزرها خواهند بود. حدود ۶۰ سال است که راه اصلی ارتباط با فضاپیماها امواج رادیویی است. روشی که برای فاصله‌های طولانی انتخابی بسیار مناسب است. اما ارتباطات اپتیکی و مخابره داده با استفاده از نور لیزر، می‌تواند سرعت انتقال داده را ده تا صد برابر کند.

افزایش سرعت انتقال اطلاعات از فضاپیماها این اجازه را به پژوهشگران خواهد داد تا رویدادهای ناگهانی و فوری، مانند طوفان‌ها و یا فرود فضاپیماها، را بهتر و سریع‌تر بررسی کنند. ارسال ویدئو از سطح سیارات نیز با این روش امکان‌پذیر خواهد شد. دقت بالا از دیگر مزایای استفاده از لیزر است که برقراری ارتباط را با فضاپیماهایی که در آینده به نقاط دوردست منظومه‌ی شمسی سفر خواهند کرد، با دقت بیشتری ممکن خواهد کرد. همچنین افزایش سرعت انتقال داده باعث خواهد شد دانشمندان به جای گذاشتن وقت بیش از حد روی کنترل و اداره‌ی فضاپیما، زمان بیشتری برای تجزیه‌ و تحلیل داده‌ها صرف کنند.

امواج رادیویی و نور لیزر از لحاظ سرعت تفاوتی ندارند و هر دو با سرعت نور حرکت می‌کنند، اما لیزر از پهنای باندی با فرکانس بالاتر بهره می‌برد. به این ترتیب حجم اطلاعاتی که می‌توان با لیزر مخابره کرد از امواج رادیویی بیشتر است.

مدارگرد اکتشافی مریخ (MRO) مثال خوبی برای بررسی این موضوع است. در حال حاضر و با استفاده از سیستم‌های رادیویی سرعت انتقال اطلاعات این فضاپیما به زمین حداکثر به ۶ مگابیت بر ثانیه می‌رسد. در حالی که برآوردها نشان می‌دهد استفاده از یک سیستم لیزری که مصرف برق و جرم آن مشابه سیستم رادیویی کنونی باشد، بیشینه‌ی سرعت انتقال اطلاعات را به ۲۵۰ مگابیت بر ثانیه خواهد رساند.

برای کاربران اینترنت در ایران این سرعت زیاد به نظر می‌رسد اما واقعیت این است که هنوز از سرعت اینترنت برخی از کشور‌های جهان کندتر است!

این همه‌ی ماجرا نیست و استفاده از لیزر به جای امواج رادیویی مشکلاتی را نیز ایجاد خواهد کرد. لیزر نسبت به امواج رادیویی بیشتر تحت تاثیر پوشش ابر و دیگر شرایط جوی است. علاوه بر این هدف‌گیری و زمان‌سنجی نیز در این روش چالش‌برانگیز است.

استفاده از لیزر در ارتباطات فضایی نیازمند ایجاد زیرساخت‌هایی در زمین است که هنوز وجود ندارند. شبکه‌ی فضای ژرف ناسا که مجموعه‌ای است از چندین آنتن‌ در کشورهای مختلف کاملا بر اساس فناوری رادیویی ساخته شده است. ساخت ایستگاه‌های زمینی در مکان‌هایی که آسمان صافی دارند از پیش‌نیازهای استفاده از سیستم لیزری است.

قرار هم نیست که فناوری رادیویی به‌طور کامل کنار گذاشته شود. کارایی این سیستم در شرایط آب‌وهوایی مختلف ارزشمند است و همچنین می‌تواند کماکان در مخابره‌ی اطلاعات کم‌حجم، مانند فرمان‌هایی که به فضاپیماها ارسال می‌شوند، موثر باشد.

در برخی از ماموریت‌های پیش روی ناسا از لیزر نیز برای مخابره‌ی اطلاعات استفاده خواهد شد تا علاوه بر کسب تجربه، مهندسان چالش‌های فنی این کار را بهتر بشناسند.

از مهم‌ترین ماموریت‌های پیش رو در این زمینه می‌توان به Psyche اشاره کرد. این فضاپیما در سال ۲۰۲۳ به سمت یک سیارک پرتاب خواهد شد و سیستم ارتباطات لیزری (برنامه‌ای که به ارتباطات اپتیکی فضای ژرف یا DSOC معروف است) را آزمایش خواهد کرد. پیش از انجام این ماموریت نیز کارشناسان ارتباطات لیزری را در ماهواره‌هایی که در مدار زمین قرار دارند آزمایش خواهند کرد.

منبع: NASA

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.