ماموریت جدید ارتباطات لیزری ناسا چگونه در فضا کار خواهد کرد؟!

هدف افزایش سرعت ارتباطات (در مقیاس) منظومه شمسی است.

یکی از مقامات ناسا گفت که ‘کمبود  داده’ (یا از بین رفتن داده‌ها در طی مسیر) در فضا باعث پرتاب یک ماموریت ارتباطی لیزری جدید می‌شود.

ماموریت ارتباطات لیزری در مأموریت آزمایش فضایی نیروی فضایی ایالات متحده برنامه 3 (STP 3) زودتر از 5 دسامبر در ساعت 4:04 صبح به وقت شرقی (0904 GMT) پرتاب خواهد شد.

جیسون میچل، مدیر بخش ارتباطات پیشرفته و فناوری ناوبری SCaN در ناسا، در یک مصاحبه ویدیویی اخیرگفت: ‘این اولین تلاش ما برای درک این خواهد بود که استفاده از لیزر برای برقراری ارتباط و اتصال مستقیم به زمین و کاربران فضایی به چه معناست؟’

برداشت هنری از ماموریت نمایش رله ارتباطات لیزری ناسا. (اعتبار تصویر: ناسا)

میچل خاطرنشان کرد: LCRD به ناسا کمک می‌کند تا در مورد اثرات احتمالی برای مدیریت، از تلاطم جوی گرفته تا انحراف یا گرداب ابر اطلاعاتی بدست بیاورد. زمان‌بندی بسیار مهم است زیرا ناسا و شرکای بین‌المللی آن تمرکز اکتشاف خود را در دهه‌های آینده گسترش می‌دهند.

ایستگاه‌های فضایی خصوصی که به تازگی اعلام شده‌اند، تنها نیاز به اطلاعات سریع در جریان دارند و روند (افزایش) اطلاعات از زمین را گسترش خواهند داد. در همین حال، فضانوردان روی ماه و یک ماموریت بازگشت نمونه در مریخ می‌توانند از سرعت‌های ارتباطی سریع‌تر 10 تا 100 برابر سریع‌تر از رادیو روز فعلی بهره ببرند(با استفاده از انتقال داده‌ها با لیزر).

به گفته میچل، LCRD مخفف (Laser Communications Relay Demonstration نمایش رله ارتباطات لیزری) و نمایش‌های لیزری آینده کمی دورتر از زمین، به چگونگی کارکرد لیزرها از یک هاب مانند یک قمر کمک می‌کند. (مترجم : هاب همان نور متمرکز شده و قطبی است که این دستگاه مانند یک قمر در فضا معلق است و در پی فرستادن اطلاعات با سرعت نور است) به نوبه خود، تجربه یادگیری در ماه نشان خواهد داد که ما چگونه می‌خواهیم این کار را در مریخ اجرا کنیم – و همچنین  جمع آوری داده‌های زیادی از هر مکان دیگری، واقعاً در فضایی که در آن نقطه مرکزی دارید که می‌خواهید آن را انجام دهید. LCRD از مدار ژئوسنکرون (مدار زمین آهنگ)  در 22236 مایلی (35786 کیلومتری) برای آزمایش ارتباطات لیزری حداقل به مدت دو سال عمل خواهد کرد. این نمایش به منظور نشان دادن پایداری ماموریت‌های فضایی طولانی‌تر پس از چندین تلاش کوتاه و موفقیت‌آمیز برای آزمایش ارتباط لیزری در فضا است.

(مترجم: از آن جایی که در یک مدار زمین‌آهنگ، ماهواره‌ها با همان سرعت چرخش زمین حرکت می‌کنند، چنین به نظر می‌رسد که ماهواره بر فراز یک طول جغرافیایی ثابت جای گرفته است، هر چند که گاهی ممکن است به سوی شمال یا جنوب رانده شود).

میچل گفت، اطمینان از اینکه ماموریت به جای چند هفته چند ماه، سال‌ها از استرس پرتاب و تشعشعات فضایی بیشتر دوام می‌آورد، در طول فرآیند طراحی مهم بوده است.

ما برای چند سال سرمایه‌گذاری کرده‌ایم تا این نوع قابلیت علمی تخیلی را در استفاده عملیاتی منظم قرار دهیم و واقعاً، فقط مطمئن شدیم که می‌توانیم همه آن فناوری را به گونه‌ای بسته‌بندی کنیم که در فضا ماندگار بماند. این چالش بزرگ بود و ما روی آن تمرکز کرده‌ایم.

لیزرهای بیشتری نیز به زودی راه‌اندازی می‌شوند. انتظار می‌رود که ماموریت چرخش  به دورماه  آرتمیس 2 برای سال 2024، یک سیستم ارتباطات نوری فضاپیمای اوریون را برای ارسال بازخورد ویدیویی با کیفیت فوق‌العاده به زمین آزمایش کند. (مترجم: آرتمیس ۲ نخستین برنامه عملیاتی سرنشین‌دار ناسا به وسیله فضاپیمای اوریون است که با کمک سامانه پرتاب فضایی در سال ۲۰۲۴ عملیاتی خواهد شد. این برنامه در راستای انجام پرواز کنار قمری فضاپیمای اوریون و شامل پروازهای رفت ‌و برگشتی به زمین است).

همچنین، اولین سال ماموریت Psyche (این سیارک هسته‌ای شبیه زمین و فلزی دارد و محققان آن را به همین خاطر هدف قرار دادند) شامل آزمایشی از محموله ارتباطات نوری فضای عمیق (DSOC) خواهد بود که به محققان کمک می‌کند تا نحوه هدایت دقیق ارتباطات لیزری را از اعماق فضا یاد بگیرند.

میچل در مورد Psyche گفت: همانطور که در مسیر حرکت می‌کند، ما انواع آزمایش‌ها را با DSOC انجام خواهیم داد تا بفهمیم چه مقدار داده می‌توانیم به دست آوریم. او افزود، در نهایت، محققان متوجه خواهند شد که فضاپیما تا چه اندازه پیش از کند شدن جریان داده حرکت خواهد کرد و کنترل‌کننده‌ها باید به  شمارش واقعی فوتون‌ها با این آشکارسازهای فوق حساس روی زمین روی بیاورند. (فضاپیما چه موقعی دستورات را دریافت و اقدام به حرکت می‌کند)(مترجم:  ماموریت Psyche یک فناوری ارتباط لیزری پیچیده جدید را آزمایش خواهد کرد که داده‌ها را در فوتون‌ها (به جای امواج رادیویی) برای برقراری ارتباط بین یک کاوشگر در اعماق فضا و زمین رمزگذاری می‌کند. استفاده از نور به جای رادیو به فضاپیما این امکان را می‌دهد که داده‌های بیشتری در مدت زمان معینی با هم ارتباط برقرار کند. تیم DSOC در آزمایشگاه رانش جت مستقر است).

علاوه بر نیاز به سرعت، ناسا می‌گوید تغییر به لیزر مشکل ازدحام فرکانس را حل می‌کند. با افزایش تعداد ابرصورت‌های فلکی ماهواره‌ای (سیستم‌های ماهواره‌ای) و افزایش پرتاب‌های فضایی تجاری، دستیابی به طیف فرکانس رادیویی سخت‌تر می‌شود. آنقدر سخت می‌شود که شرکتها اغلب چالش‌های نظارتی را در مورد طیف یکدیگر مطرح می‌کنند (ارتباطات لیزری از بار این مشکل می‌کاهد).

مترجم: مرتضی نادری‌فرد

منبع:

How NASA’s new laser communications mission will work in space

By Elizabeth Howell 

https://www.space.com/how-nasa-laser-communications-mission-works-video