أرسل مسبار الفضاء السحيق على متن المركبة الفضائية Psyche التابعة لناسا رسالة من ما وراء القمر إلى الأرض عبر الليزر لأول مرة، وهو إنجاز من شأنه أن يغير كيفية تواصل المركبات الفضائية.
في أول اتصالات بصرية من نوعها (DSOC) على الإطلاق، قامت شركة Deep Space Optical Communications (DSOC) بإرسال ليزر الأشعة تحت الحمراء الموسوم ببيانات الاختبار من موقع يبعد 16 مليون كيلومتر (10 ملايين ميل)، أي حوالي 40 ضعف ذلك. القمر بعيد عن الأرض، إلى تلسكوب هيل في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في كاليفورنيا.
DSOC هو عرض تقني لمدة عامين خلال المهمة إلى الكويكب Psyche، الهدف الرئيسي لـ Psyche. وفقًا لمختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لناسا، والذي يدير كلتا المهمتين، حقق العرض التجريبي “الضوء الأول” في 14 نوفمبر بفضل مناورة دقيقة بشكل لا يصدق شهدت قفل جهاز الإرسال والاستقبال الليزري على منارة الليزر للوصلة الصاعدة الموجودة على سطح الطاولة. لقد سمح لجهاز الإرسال والاستقبال الخاص بـ DSOC بتوجيه ليزر الوصلة الهابطة الخاص به إلى مرصد معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا على بعد 130 كيلومترًا (100 ميل).
“يعد تحقيق First Light واحدًا من العديد من المعالم الهامة لـ DSOC في الأشهر المقبلة، مما يمهد الطريق لاتصالات ذات معدل بيانات مرتفع قادرة على نقل المعلومات العلمية والصور عالية الوضوح وتدفق الفيديو لدعم القفزة العملاقة التالية للبشرية: إرسال البشر إلى الفضاء. وقالت ناسا، ترودي كورتيس، مديرة التفسيرات الفنية في المقر الرئيسي: “المريخ”. تقرير.
تم استخدام الاتصالات البصرية لنقل الرسائل من مدار الأرض من قبل، ولكن الأمر لا يزال أبعد مع أشعة الليزر. في أشعة الليزر، يتحرك شعاع الفوتونات في نفس الاتجاه وبنفس الطول الموجي. يمكن للاتصالات بالليزر أن تنقل كميات هائلة من البيانات بسرعات غير مسبوقة عن طريق تجميع البيانات في تذبذبات هذه الموجات الضوئية، وترميز الإشارة الضوئية التي تحمل الرسائل إلى جهاز الاستقبال عبر أشعة الأشعة تحت الحمراء (غير المرئية للبشر).
يمكن رؤية جهاز الإرسال والاستقبال الليزري على متن الطائرة المغطى بالذهب التابع لـ DSOC على Psyche وهو موجود فوق مرفق عمليات الفضاء Astrotech التابع لناسا في ديسمبر 2022.
حقوق الصورة: ناسا/بن سميجيلسكي
تستخدم ناسا عادة موجات الراديو للتواصل مع البعثات البعيدة بدلاً من القمر، وكلاهما يستخدم الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات، ولكن ميزة أشعة الليزر هي أنه يمكن تجميع المزيد من البيانات في موجات أكثر إحكاما. وفقًا لوكالة ناسا، يهدف العرض التجريبي لتكنولوجيا DSOC إلى إظهار معدلات إرسال أعلى بـ 10 إلى 100 مرة من أفضل أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحالية.
إن السماح بنقل المزيد من البيانات من شأنه أن يسمح للبعثات المستقبلية بحمل أدوات علمية عالية الدقة، وربما يسمح باتصالات أسرع في البعثات الفضائية الأعمق – على سبيل المثال، البث المباشر للفيديو من سطح المريخ.
“الاتصال البصري هو نعمة للعلماء والباحثين… “المزيد من البيانات يعني المزيد من الاكتشافات.”
ومع ذلك، هناك بعض التحديات التي يجب اختبارها أولاً. كلما طالت مدة انتقال الاتصال البصري، أصبح الأمر أكثر صعوبة لأن الدقة الدقيقة مطلوبة لتوجيه شعاع الليزر. أيضًا، ستكون إشارة الفوتونات غير واضحة، مما يستغرق وقتًا أطول للوصول إلى وجهتها، مما يؤدي في النهاية إلى أوقات تأخير في الاتصالات.
خلال التجربة التي أجريت في 14 نوفمبر، استغرقت الفوتونات حوالي 50 ثانية للانتقال من سايكي إلى الأرض. بحلول الوقت الذي تصل فيه Psyche إلى أبعد نقطة لها، يستغرق الأمر حوالي 20 دقيقة للعودة إلى الوراء، وهي فترة كافية لتحرك كل من الأرض والمركبة الفضائية، لذلك يجب على أشعة الليزر الموجودة على كليهما التكيف مع هذا التغيير في الموضع.
لقد حقق العرض التكنولوجي الذي حطم الأرقام القياسية نجاحًا كبيرًا حتى الآن. “[The] قالت ميرا سرينيفاسان، رئيسة عمليات DSOC في مختبر الدفع النفاث: “هذه هي التجربة الأولى التي يتم فيها دمج الأصول الأرضية وجهاز الإرسال والاستقبال على متن الطائرة بشكل كامل ليعمل فريقا عمليات DSOC وPsyche معًا، وهما قادران على الإرسال والاستقبال وفك التشفير”.
أو كما قال أبهي بيسواس، تقني مشروع DSOC في مختبر الدفع النفاث: “[We] القدرة على تبادل “أجزاء من الضوء” من الفضاء السحيق وإلى الفضاء السحيق. يمكن أن يكون تبادل أجزاء من الضوء إلى الفضاء السحيق بمثابة تغيير مستقبلي لكيفية تواصلنا في استكشاف الفضاء.
