“الهوائي الهجين” الجديد التابع لناسا يعزز الروابط مع الفضاء السحيق

قامت ناسا بتجهيز شبكة اتصالاتها القديمة بهوائي هجين سمح لها باستقبال إشارات الترددات الراديوية والليزر لأول مرة، مما ساعد وكالة الفضاء على مواكبة العدد المتزايد من المهام التي تسافر عبر الفضاء السحيق.

محطة الفضاء العميقة 13، وهي عبارة عن هوائي تجريبي هجين من الترددات الراديوية والبصرية يبلغ طوله 112 قدمًا (34 مترًا)، قام بتتبع وفك تشفير إشارة من جهاز إرسال واستقبال ليزر مغطى بالذهب متصل بمسبار الكويكبات التابع لناسا Psyche، وكالة الفضاء مؤخرًا أعلن. تم إطلاق تجربة الاتصالات الضوئية في الفضاء العميق (DSOC) على متن المركبة الفضائية المركبة الفضائية Psyche في 13 أكتوبر 2023 كأول عرض للاتصالات الليزرية أو الضوئية من أماكن بعيدة مثل المريخ.

في 1 يناير 2024، قام الهوائي الهجين بتوصيل صورة الفريق التي تم تحميلها إلى DSOC قبل إطلاق Psyche. وقالت إيمي سميث، نائب مدير DSN في مختبر الدفع النفاث (JPL) في بيان: “لقد تمكن هوائينا الهجين من قفل وتتبع الوصلة الهابطة DSOC بنجاح وبشكل موثوق بعد وقت قصير من إطلاق العرض التجريبي للتكنولوجيا”. “لقد استقبل أيضًا إشارة التردد اللاسلكي من Psyche، لذلك أظهرنا اتصالات راديوية وبصرية متزامنة في الفضاء السحيق لأول مرة.”

يعد الهوائي جزءًا من شبكة الفضاء السحيق (DSN) التابعة لناسا، وهي عبارة عن مجموعة من هوائيات الراديو العملاقة المنتشرة عبر أجزاء مختلفة من العالم والتي اعتمدت عليها وكالة الفضاء لنقل الاتصالات من خلال مهامها في الفضاء السحيق على مدار الستين عامًا الماضية. تتكون الشبكة من 14 طبقًا موزعة على ثلاث مرافق اتصالات في الفضاء السحيق في غولدستون في صحراء موهافي بكاليفورنيا، وأخرى بالقرب من مدريد بإسبانيا، وثالثة بالقرب من كانبيرا بأستراليا. تمت التجربة الأخيرة في منشأة كاليفورنيا.

تكافح شبكة الاتصالات الموثوقة لمواكبة الطلب حيث تطلق ناسا المزيد من المهام إلى الفضاء السحيق. وكشف تقرير حديث صادر عن مكتب المفتش العام التابع لناسا عن ذلك يتجاوز الطلب على DSN العرض بنسبة تصل إلى 40٪ في بعض الأحيان. ومن خلال تعديل هوائيات الراديو بقدرة هجينة تجريبية، تأمل ناسا في نقل المزيد من البيانات بمعدل أسرع، بالإضافة إلى مساعدة DSN على مواكبة الطلب المرتفع.

وفي أواخر عام 2023، قام الهوائي الهجين بنقل البيانات من مسافة 20 مليون ميل (32 مليون كيلومتر) بمعدل 15.63 ميغابت في الثانية. وهذا أسرع بحوالي 40 مرة من اتصالات الترددات الراديوية على تلك المسافة، وفقًا لوكالة ناسا.

تتيح هذه الزيادة الهائلة في سرعة نقل البيانات نقل معلومات أكثر تفصيلاً من مهمات الفضاء السحيق، مما يعزز فهمنا للنظام الشمسي. كما أنه يمهد الطريق لتواصل أكثر كفاءة مع استكشافات الفضاء المستقبلية، مما قد يحدث ثورة في كيفية استكشاف ودراسة عالمنا. علاوة على ذلك، يمكن لاتصالات الليزر نقل البيانات بمعدل أعلى بكثير، مما يتيح النقل السريع للصور عالية الدقة والبيانات العلمية الشاملة من البعثات الفضائية البعيدة.

تحتوي محطة الفضاء العميق 13 على سبع مرايا مجزأة فائقة الدقة (تشبه المرايا السداسية لتلسكوب ويب) متصلة بالجزء الداخلي من سطحها المنحني. تعكس كل مرآة فوتونات الليزر وتعيد توجيهها إلى كاميرا عالية التعريض متصلة بالعاكس الفرعي للهوائي، والذي يقع فوق مركز طبق DSN العملاق. يتم بعد ذلك نقل إشارة الليزر التي تجمعها الكاميرا عبر الألياف الضوئية التي تغذي كاشف فوتون واحد من أسلاك متناهية الصغر شبه موصلة ومبردة بالتبريد، والذي يعمل كمحطة أرضية للوصلة الهابطة.

“نحن نستخدم نظامًا من المرايا وأجهزة الاستشعار الدقيقة والكاميرات لمحاذاة وتوجيه الليزر بشكل فعال من الفضاء السحيق إلى الألياف التي تصل إلى الكاشف” ، قال بارزيا طهراني ، نائب مدير أنظمة الاتصالات الأرضية ومدير التسليم للهوائي الهجين في مختبر الدفع النفاث ، في تصريح.

يريد الفريق اختبار الهوائي الهجين على مسافة تعادل المسافة بين الأرض والمريخ في أبعد نقطة له (أو مرتين ونصف المسافة بين الشمس والأرض). وفي يونيو/حزيران، ستصل المركبة الفضائية Psyche إلى هذه المسافة، وسيكون جهاز الإرسال والاستقبال الليزري الموجود على متنها جاهزًا لإرسال إشارة إلى الهوائي.

في ديسمبر 2023، بثت DSOC مقطع فيديو مدته 15 ثانية لقطة قطة برتقالية تدعى تاترز تطارد مؤشر ليزر لأعلى ولأسفل الأريكة على بعد 19 مليون ميل من الأرض. من الصعب التغلب على ذلك، لكننا سنرى ما يخبئه لنا جهاز الإرسال والاستقبال الليزري بعد ذلك.

للمزيد من رحلات الفضاء في حياتك، تابعنا X (تويتر سابقًا) وقم بوضع إشارة مرجعية مخصصة لـ Gizmodo صفحة رحلات الفضاء.