تکنولوژی ارتباطات فضایی دوردست ناسا که بر روی فضاپیمای سایکی (Psyche) سوار شده است، با ثبت یک دستاورد قابل توجه موفق شده رکوردها را شکسته و توانایی خود را در تبادل پیام از فضاهای بسیار دور با استفاده از لیزر به اثبات برساند. این دستاورد چشمگیر، راه را برای استفاده از ارتباطات نوری در فضاپیماهای آینده هموار ساخته و امکان انتقال داده‌های پیچیده‌تر و با سرعت بالاتر را فراهم می‌کند.
درخشش سیگنال قدرتمند سایکی
فضاپیمای سایکی که هم اکنون در مسیر خود به سمت کمربند اصلی سیارکی بین مریخ و مشتری قرار دارد، به تکنولوژی نمایشگر ارتباطات نوری فضایی مجهز شده است که توسط دانشمندان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا توسعه یافته است.
در حالی که سیستم ارتباطی اصلی فضاپیما بر فرکانس رادیویی متکی است، نمایشگر ارتباطات نوری، پتانسیل خود را به عنوان یک عامل بسیار مؤثر در ارتباطات فضایی دوردست به نمایش گذاشته است.
انقلاب در ارتباطات فضایی دوردست
در هشتم آوریل (20 فروردين)، نمایشگر ارتباطات نوری با موفقیت یک نسخه از داده‌های مهندسی را از فاصله بیش از 140 میلیون مایلی (225 میلیون کیلومتری) مخابره کرد که این فاصله معادل یک و نیم برابر فاصله بین زمین و خورشید است!
میرا سرینیواسان (Meera Srinivasan)، سرپرست عملیات این پروژه در JPL، با شور و شوق فراوان می‌گوید:
ما در تاریخ 8 آوریل، حدود 10 دقیقه از داده‌های تکراری فضاپیما را در طول یک گذر دریافت کردیم. تا آن زمان، ما در حال ارسال داده‌های آزمایشی و تشخیصی در ارتباطات خود با سایکی بودیم.
او خاطرنشان کرده است:
این دستاورد نشان دهنده یک نقطه عطف بزرگ برای پروژه است و به ما نشان می‌دهد که چگونه ارتباطات نوری می‌تواند با سیستم ارتباطات فرکانس رادیویی یک فضاپیما ارتباط برقرار کند.
رکوردشکنی در سرعت انتقال داده
تکنولوژی ارتباطات لیزری که در این نمایشگر به کار رفته است، برای انتقال پیام از فضای دوردست با سرعت 10 تا 100 برابر سریع‌تر از سیستم‌های فرکانس رادیویی پیشرفته فعلی که توسط مأموریت‌های فضایی دوردست استفاده می‌شود، طراحی شده است.
در 11 دسامبر 2023 (20 آذر 1402)، دانشمندان در این آزمایش به بالاترین سرعت انتقال داده یعنی 267 مگابیت بر ثانیه (Mbps) دست پیدا کردند. این سرعت از لیزر پایین‌فرستنده (Downlink) مادون قرمز نصب شده روی فضاپیما و برای ارسال داده به زمین (ارتباط زمین به فضا) استفاده شده است. گفتنی است این سرعت قابل مقایسه با سرعت دانلود اینترنت پهن باند خانگی است.
به بیان ساده‌تر، در این آزمایش دانشمندان توانستند با استفاده از لیزر، داده‌ها را با سرعتی بسیار بالا از فضا به زمین منتقل کنند. در جریان این انتقال داده، فضاپیما یک ویدیوی 15 ثانیه‌ای با کیفیت فوق العاده بالا را از فاصله 19 میلیون مایلی (31 میلیون کیلومتری، یا حدود 80 برابر فاصله زمین و ماه) به زمین ارسال کرد.
پیام لیزری مرزهای ارتباطات فضایی را جابجا می‌کند
با دورتر شدن فضاپیما از زمین، انتظار می‌رود سرعت انتقال داده کاهش یابد. با این حال هنوز هم شرایط بسیار خوب است و در آزمایش هشتم آوریل (20 فروردين)، فضاپیمای سایکی داده‌های آزمایشی را با حداکثر سرعت 25 مگابیت بر ثانیه ارسال کرد که بسیار فراتر از هدف پروژه برای اثبات امکان انتقال با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه در آن فاصله بود.
کن اندروز (Ken Andrews)، سرپرست عملیات پرواز پروژه در JPL توضیح داد:
پس از دریافت داده‌ها از DSN (شبکه فضای دوردست ناسا) و پالومار (رصدخانه‌ای مشهور در کوه پالومار در کالیفرنیا)، داده‌های دریافت شده نوری را در JPL (آزمایشگاه پیشرانش جت) تأیید کردیم. حجم داده‌های دریافتی که در مدت زمان کوتاهی دریافت شد کم بود، اما این واقعیت که ما اکنون این کار را انجام می‌دهیم فراتر از همه انتظارات بوده است.
نمایشگر ارتباطات نوری نه تنها توانایی خود را برای انتقال داده‌های از پیش بارگذاری شده ثابت کرده است، بلکه قابلیت دریافت داده از لیزر پرقدرت آپ لینک در رصدخانه Table Mountain (کوه تیبل) متعلق به آزمایشگاه پیشرانش جت را نیز نشان داده است.
در یک “آزمایش بازگشت” اخیر، این پروژه داده‌های آزمایشی و همچنین تصاویر دیجیتالی از حیوانات خانگی را به فضاپیمای سایکی فرستاد و دوباره از آن دریافت کرد. این تبادل اطلاعات، مسیری رفت و برگشتی به طول حداکثر 280 میلیون مایل (450 میلیون کیلومتر) را طی کرد.
رایان روگالین (Ryan Rogalin)، سرپرست بخش الکترونیک گیرنده این پروژه در JPL، بر روی اهمیت این تجربه تأکید کرده و گفته است:
ما در مورد اینکه تا چه حد می‌توانیم سیستم را زمانی که آسمان صاف است تحت فشار قرار دهیم، چیزهای زیادی آموخته‌ایم، اگر چه گاهی اوقات طوفان‌ها عملیات را در هر دو رصدخانه کوه تیبل و پالومار مختل کرده است.
آینده ارتباطات در فضای دوردست درخشان به نظر می‌رسد
به طور خلاصه، موفقیت ناسا در آزمایش فناوری ارتباطات نوری با فضای دوردست که روی کاوشگر روباتیک سایکی سوار شده، گام مهمی در جهت بهبود ارتباطات در اعماق فضا به شمار می‌رود.
این فناوری با امکان برقراری ارتباط با سرعت تبادل داده بالاتر، زمینه را برای مخابره اطلاعات علمی پیچیده، تصاویر با کیفیت بالا و ویدیو مهیا می‌کند. چنین قابلیتی مسلماً نقش حیاتی در محقق شدن هدف بزرگ بعدی بشر یعنی فرستادن انسان به مریخ ایفا خواهد کرد.
با ادامه سفر کاوشگر سایکی در منظومه شمسی، آزمایش ارتباطات نوری بدون شک رکوردهای جدیدی را ثبت کرده و چه بسا بار دیگر مرزهای ممکن در برقراری ارتباطات با فضای دوردست را جابجا خواهد کرد. این دستاورد، علاوه بر نشان دادن نبوغ و فداکاری دانشمندان و مهندسان درگیر در پروژه، درهای تازه‌ای را پیش روی اکتشافات فضایی و علمی آینده باز می‌کند.
