علم و فن آوری

دانلود پرسرعت در فضا؛ چرا ناسا برای نسل بعدی ارتباطات فضایی به لیزر رو آورده است؟


در آزمایش اخیر، پژوهشگرها به دنبال بهره‌برداری از ظرفیت انتقال بیشتر نور لیزر نسبت به امواج رادیویی هستند. طول موج‌های نوری در بخش نزدیک به فروسرخ طیف الکترومغناطیس بسیار کوچک هستند و با واحد نانومتر اندازه‌گیری می‌شوند. همچنین فرکانس‌ها به قدری بالا هستند که می‌توان اطلاعات بیشتری را در فضای یکسان انباشته کرد و به‌این‌ترتیب سرعت داده‌ها ۱۰ الی ۱۰۰ برابر بیشتر از سرعت انتقال رادیویی خواهد بود.

همچنین سیستم‌های لیزری می‌توانند بسیار ظریف‌تر و کوچک‌تر از انواع رادیویی باشند و به انرژی کمتری نیاز دارند که معیار مهم دیگری در سفر چندصد میلیون کیلومتری در فضا محسوب می‌شود.

درطول دهه‌ی گذشته، ناسا در حال آزمایش فناوری جدید در محیط‌های مختلفی مثل مدار نزدیک زمین تا ماه بوده است. ابزار سایکی می‌تواند برای اولین بار در اعماق فضا آزمایش شود و سنگ محک مهمی برای یافتن معایب ارتباطات نوری به شمار آید. از آنجا که پرتوهای لیزر باریک هستند، باید با دقت بالایی به سمت گیرنده‌های زمینی قرار بگیرند و این مسئله در فواصل بالا یک چالش به شمار می‌رود.

آبیجیت بیواس، متخصص پروژه‌ی DSOC در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و سازنده‌ی ابزار سایکی، تلاش برای افزایش دقت فناوری لیزری را با شلیک به سکه‌ی ده سنتی از فاصله‌ی یک کیلومتری مقایسه می‌کند. حتی یک تکان آهسته هم می‌تواند کار را مختل کند. آزمایشگاه پیشرانش جت برای حفظ ثبات فرستنده و گیرنده‌ی سایکی، بست‌های ویژه و محرک‌هایی را برای ایزوله‌سازی آن از نوسان‌های فضاپیمای ۲۴ متری نصب کرده است.

مشکلات احتمالی دیگر عبارت‌اند از: ابرهای زمینی که می‌توانند راه پرتوهای نوری را مسدود کنند و همچنین ضعیف‌شدن سیگنال با افزایش فاصله و پخش شدن پرتوها. این مشکلات باعث می‌شوند حداقل با فناوری فعلی به‌سختی بتوان کاربرد ارتباط فناوری نوری را به آن سوی مریخ گسترش داد. به همین دلیل آزمایش در طول دو سال اول مأموریت و پیش از رسیدن به خود سیارک انجام می‌شود.

به دلایل فوق و همچنین به دلیل فقدان شبکه‌ی زمینی گیرنده‌های نوری، نمی‌توان زمان دقیقی را برای جایگزینی فناوری رادیویی با فناوری نوری پیش‌بینی کرد؛ اما می‌توان به گونه‌ای برنامه‌ریزی کرد که مأموریت‌های آینده متناسب با انواع فناوری به‌ویژه فناوری جدید طراحی شوند.

در طول آزمایش‌های سایکی، یک فرستنده‌ی پنج کیلوواتی روی کوه تیبل در کالیفرنیای جنوبی، بسته‌ی ارتباطی کم‌سرعتی را به گیرنده‌ی لیزری متصل به تلسکوپ ۲۲ سانتی‌متری فضاپیما ارسال می‌کند. ابزار سایکی پرتو را با استفاده از دوربینی که ذرات نوری یا فوتون‌ها را می‌شمارد، دنبال و پیغام را دانلود می‌کند. سپس پیغام با سرعت بالا به تلسکوپ ۵ متری هیل روی کوه پالامور در نزدیکی سان‌دیگو رله می‌شود که در آنجا می‌توان دقت آن را با پیغام اصلی مقایسه کرد.

حتی در فاصله‌های نزدیک‌تر از مریخ، سیگنال لیزری نسبتا شکننده است. بسته‌ای که به تلسکوپ هیل از سایکی می‌رسد تنها شامل تعداد اندکی فوتون است و به همین دلیل رمزگشایی آن به شدت به آشکارساز فوتون‌شمار فوق‌حساس متصل به تلسکوپ وابسته است که با نانوسیستم ابررسانا ساخته شده است.

شاید ارتباطات لیزری نتوانند مانند خطوط ویژه‌ی بزرگراه‌ها از ترافیک روی شبکه‌ی فضای عمیق پیشگیری کنند؛ اما قادر هستند از راه‌بندان برخی پیغام‌ها در شبکه‌ی فضایی جلوگیری کنند.



منبع:زومیت

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *