تلقت الأرض للتو رسالة مشعة بالليزر من مسافة 16 مليون كيلومتر

أرسلت تجربة في الفضاء السحيق على متن المركبة الفضائية Psyche التابعة لوكالة ناسا للتو رسالة عبر الليزر إلى الأرض من مسافة بعيدة عن القمر للمرة الأولى، وهو إنجاز يمكن أن يغير كيفية تواصل المركبات الفضائية.

في أبعد عرض على الإطلاق لهذا النوع من الاتصالات البصرية، قامت الاتصالات الضوئية في الفضاء العميق (DSOC) بإرسال ليزر قريب من الأشعة تحت الحمراء مشفر ببيانات اختبار من موقعها على بعد حوالي 16 مليون كيلومتر (10 ملايين ميل) – وهو ما يعادل حوالي 40 ضعفًا. أبعد من القمر عن الأرض – إلى تلسكوب هيل في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في كاليفورنيا.

إن DSOC عبارة عن عرض تقني مدته سنتان يركب على Psyche وهو يشق طريقه إلى هدفه الرئيسي، الكويكب Psyche. حقق العرض التوضيحي “الضوء الأول” في 14 نوفمبر، وفقًا لمختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لناسا، والذي يدير كلتا المهمتين، وذلك بفضل مناورة دقيقة بشكل لا يصدق شهدت قفل جهاز الإرسال والاستقبال الليزري على منارة الليزر القوية للوصلة الصاعدة الخاصة بمختبر الدفع النفاث في مرصد Table Mountain. مما سمح لجهاز الإرسال والاستقبال الخاص بـ DSOC بتوجيه ليزر الوصلة الهابطة الخاص به إلى مرصد معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا على بعد 130 كيلومترًا (100 ميل).

“إن تحقيق الضوء الأول هو أحد المعالم الهامة العديدة لـ DSOC في الأشهر المقبلة، مما يمهد الطريق نحو اتصالات ذات معدل بيانات أعلى قادرة على إرسال معلومات علمية وصور عالية الوضوح وبث الفيديو لدعم القفزة العملاقة التالية للبشرية: إرسال البشر. وقالت ترودي كورتيس، مديرة العروض التكنولوجية في المقر الرئيسي لناسا، في مؤتمر صحفي: “إلى المريخ”. إفادة.

تم استخدام الاتصالات البصرية لإرسال الرسائل من مدار الأرض من قبل، ولكن هذه هي أبعد مسافة حتى الآن بواسطة أشعة الليزر. في شعاع الليزر، يتحرك شعاع الفوتونات في نفس الاتجاه وبنفس الطول الموجي. يمكن للاتصالات بالليزر نقل كميات هائلة من البيانات بسرعات غير مسبوقة عن طريق تعبئة البيانات في تذبذبات هذه الموجات الضوئية، وترميز إشارة بصرية يمكنها نقل الرسائل إلى جهاز الاستقبال عبر أشعة الأشعة تحت الحمراء (غير المرئية للبشر).

تستخدم وكالة ناسا عادة موجات الراديو للتواصل مع البعثات أبعد 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 التوضيحي لتكنولوجيا DSOC إلى إظهار معدلات إرسال أكبر بـ 10 إلى 100 مرة من أفضل أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحالية.

إن السماح بنقل المزيد من البيانات سيسمح للبعثات المستقبلية بحمل أدوات علمية عالية الدقة بالإضافة إلى السماح باتصالات أسرع في مهمات الفضاء السحيق المحتملة – على سبيل المثال، البث المباشر للفيديو من سطح المريخ.

وقال الدكتور جيسون ميتشل، مدير قسم تقنيات الاتصالات والملاحة المتقدمة في برنامج الاتصالات والملاحة الفضائية التابع لناسا: “يعد الاتصال البصري بمثابة نعمة للعلماء والباحثين الذين يريدون دائمًا المزيد من مهماتهم الفضائية، وسيمكنهم من استكشاف الإنسان للفضاء السحيق”. . “المزيد من البيانات يعني المزيد من الاكتشافات.”

ومع ذلك، هناك بعض التحديات التي يجب اختبارها أولاً. كلما زادت المسافة التي يتعين على الاتصال البصري قطعها، أصبح الأمر أكثر صعوبة، لأنه يتطلب دقة بالغة لتوجيه شعاع الليزر. أيضًا، ستصبح إشارة الفوتونات خافتة، وتستغرق وقتًا أطول للوصول إلى وجهتها، مما يؤدي في النهاية إلى خلق فترات تأخير في الاتصال.

خلال الاختبار الذي أُجري في 14 نوفمبر، استغرقت الفوتونات حوالي 50 ثانية للانتقال من سايكي إلى الأرض. بحلول الوقت الذي تصل فيه Psyche إلى أبعد مسافة لها، سيستغرق الأمر حوالي 20 دقيقة للعودة إلى الوراء، وهي فترة كافية لتحرك كل من الأرض والمركبة الفضائية، لذلك تحتاج أشعة الليزر الموجودة على كليهما إلى التكيف مع هذا التغيير في الموقع.

حتى الآن، حقق العرض التكنولوجي الذي حطم الأرقام القياسية نجاحًا كبيرًا. “[The] قالت ميرا سرينيفاسان، قائدة العمليات في DSOC في مختبر الدفع النفاث: “كان الاختبار هو الأول الذي دمج الأصول الأرضية وجهاز الإرسال والاستقبال للطيران بشكل كامل، مما يتطلب من فرق عمليات DSOC وPsyche العمل جنبًا إلى جنب”. “لقد كان تحديًا هائلًا، ولدينا الكثير من العمل للقيام به، ولكن لفترة قصيرة، تمكنا من إرسال بعض البيانات واستقبالها وفك تشفيرها.”

أو كما قال أبي بيسواس، تقني مشروع DSOC في مختبر الدفع النفاث: “[We] كانوا قادرين على تبادل “أجزاء من الضوء” من وإلى الفضاء السحيق. قد يكون تبادل أجزاء من الضوء من وإلى الفضاء السحيق بمثابة تغيير مستقبلي لكيفية تواصلنا في استكشاف الفضاء.