ناسا یک پیام لیزری از اعماق ۲۲۵ میلیون کیلومتری فضا دریافت کرد!

فناوری ارتباطات فضایی از راه دور ناسا که بر روی فضاپیمای Psyche نصب شده است، توانسته رکوردها را بشکند و توانایی خود را در تبادل پیام از فضاهای دور با استفاده از لیزر نشان دهد. این دستاورد قابل توجه راه را برای استفاده از ارتباطات نوری در فضاپیماهای آینده هموار می کند و امکان انتقال داده های پیچیده تر و با سرعت بالاتر را فراهم می کند.

درخشش یک سیگنال روانی قدرتمند.

فضاپیمای Psyche که اکنون به سمت کمربند اصلی سیارکی بین مریخ و مشتری در حرکت است، مجهز به فناوری نمایش ارتباطات نوری فضایی است که توسط دانشمندان آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا توسعه یافته است.

اگرچه سیستم اصلی ارتباط فضاپیما مبتنی بر فرکانس رادیویی است، نمایشگر ارتباطات نوری پتانسیل خود را به عنوان یک عامل بسیار موثر در ارتباطات فضایی از راه دور نشان داده است.

انقلاب در ارتباطات فضایی از راه دور

در 8 آوریل، مانیتور ارتباطات نوری با موفقیت یک کپی از داده های مهندسی را از فاصله بیش از 225 میلیون کیلومتر (140 میلیون مایل) مخابره کرد، که یک و نیم برابر فاصله زمین و خورشید است!

میرا سرینیواسان، مدیر پروژه در JPL، مشتاقانه می گوید:

در 8 آوریل، ما حدود 10 دقیقه داده های تکراری را از فضاپیما در طی یک پرواز دریافت کردیم. تا آن زمان، ما داده های آزمایشی و تشخیصی را در ارتباطات خود با Psyche ارسال می کردیم.

او توجه کرد:

این دستاورد نشان دهنده نقطه عطف مهمی برای پروژه است و به ما نشان می دهد که چگونه ارتباطات نوری می توانند با سیستم ارتباطات فرکانس رادیویی فضاپیما تعامل داشته باشند.

ثبت سرعت انتقال اطلاعات

فناوری ارتباط لیزری مورد استفاده در این نمایشگر به گونه ای طراحی شده است که پیام ها را از اعماق فضا 10 تا 100 برابر سریعتر از سیستم های فرکانس رادیویی پیشرفته فعلی مورد استفاده در ماموریت های اعماق فضا ارسال می کند.

در 11 دسامبر 2023 (20 دسامبر 1402) دانشمندان در این آزمایش به بالاترین سرعت انتقال داده یعنی 267 مگابیت بر ثانیه (Mbps) دست یافتند. این سرعت از لیزر فروسرخ downlink نصب شده بر روی فضاپیما و برای ارسال داده به زمین (ارتباطات زمین-فضا) استفاده کرده است. لازم به ذکر است که این سرعت با سرعت دانلود اینترنت پهن باند خانگی قابل مقایسه است.

به زبان ساده، در این آزمایش دانشمندان توانستند با استفاده از لیزر، داده ها را از فضا به زمین با سرعت بسیار بالا منتقل کنند. طی این انتقال داده ها، فضاپیما یک ویدئوی 15 ثانیه ای با کیفیت فوق العاده بالا را از فاصله 19 میلیون مایلی (31 میلیون کیلومتری یا حدود 80 برابر فاصله زمین و ماه) به زمین مخابره کرد.

پیام لیزر محدودیت های ارتباط فضایی را از بین می برد

با دورتر شدن فضاپیما از زمین، انتظار می رود سرعت انتقال داده کاهش یابد. با این حال، وضعیت هنوز بسیار خوب است و در آزمایش 8 آوریل، فضاپیمای Psyche داده های آزمایشی را با حداکثر سرعت 25 مگابیت در ثانیه ارسال کرد که بسیار فراتر از هدف پروژه برای نشان دادن امکان انتقال 1 مگابیت در ثانیه در آن فاصله است.

کن اندروز، مدیر عملیات پروازی این پروژه در JPL، توضیح داد:

پس از دریافت داده‌ها از DSN (شبکه فضایی عمیق ناسا) و پالومار (رصدخانه‌ای معروف در کوه پالومار در کالیفرنیا)، ما داده‌های نوری دریافت‌شده در JPL (آزمایشگاه پیشرانه جت) را تأیید کردیم. حجم داده های دریافتی در چنین مدت کوتاهی کم بود، اما این واقعیت که ما اکنون آن را انجام می دهیم فراتر از همه انتظارات است.

صفحه نمایش ارتباطات نوری نه تنها توانایی خود را در انتقال داده های از پیش بارگذاری شده نشان داده است، بلکه توانایی دریافت داده ها از لیزر بالا لینک پرقدرت در رصدخانه کوه تیبل آزمایشگاه پیشرانه جت را نیز نشان داده است.

در یک “تست بازگشت” اخیر، این پروژه داده های تجربی و همچنین تصاویر دیجیتالی حیوانات خانگی را به فضاپیمای روان و از آن ارسال و دریافت کرد. این تبادل اطلاعات یک سفر رفت و برگشت تا 280 میلیون مایل (450 میلیون کیلومتر) را طی کرد.

رایان روگالین، رئیس بخش الکترونیک گیرنده این پروژه در JPL، بر اهمیت این تجربه تاکید کرد و گفت:

ما چیزهای زیادی در مورد اینکه چقدر می‌توانیم به سیستم فشار بیاوریم وقتی آسمان صاف است، آموخته‌ایم، اگرچه طوفان‌های گاه به گاه عملکرد رصدخانه‌های Table Mountain و Palomar را مختل کرده‌اند.

آینده ارتباطات فضای عمیق امیدوارکننده به نظر می رسد

به طور خلاصه، موفقیت ناسا در آزمایش فناوری ارتباطات نوری در اعماق فضا بر روی کاوشگر روباتیک Psyche گام مهمی در جهت بهبود ارتباطات اعماق فضایی است.

این فناوری با ایجاد ارتباط با نرخ تبادل اطلاعات بالاتر، راه را برای انتقال اطلاعات علمی پیچیده، تصاویر و ویدئوهای با کیفیت بالا هموار می کند. این قابلیت بدون شک نقشی حیاتی در تحقق هدف بزرگ بعدی بشریت یعنی فرستادن انسان به مریخ خواهد داشت.

همانطور که کاوشگر روان به سفر خود در منظومه شمسی ادامه می‌دهد، آزمایش‌های ارتباطی نوری بدون شک رکوردهای جدیدی را ثبت می‌کنند و بار دیگر مرزهای آنچه در ارتباطات اعماق فضا ممکن است را تغییر می‌دهند. این دستاورد علاوه بر نشان دادن نبوغ و فداکاری دانشمندان و مهندسان درگیر در پروژه، درهای جدیدی را به روی فضا و اکتشافات علمی آینده می گشاید.