شاحنة تستقبل إشارة ليزر من الفضاء في عرض هو الأول من نوعه

أرسل قمر صناعي ألماني إشارة ليزر إلى محطة أرضية مثبتة على سيارة جيب في اختبار اختراق يمكن أن يغير بشكل كبير الاتصالات بين الفضاء والأرض، ويسرعها ويتجنب ازدحام البيانات.

تلقت TeraNet، وهي شبكة من المحطات الأرضية الضوئية، الإشارة من حمولة اتصالات ليزر على متن القمر الصناعي OSIRISv1 في مدار أرضي منخفض. قامت اثنتان من محطات TeraNet الأرضية، بما في ذلك شاحنة جيب مصممة خصيصًا ومصممة بجهاز استقبال مدمج، باكتشاف الإشارات.

ويأمل العرض الذي يقوده فريق من الباحثين من جامعة غرب أستراليا، في إقامة اتصال بين البعثات الفضائية المختلفة في مدار أرضي منخفض، وكذلك القمر. منذ إطلاق أول قمر صناعي إلى الفضاء عام 1957، اعتمدت وكالات الفضاء على موجات الراديو للتواصل مع المحطات الأرضية على الأرض. لقد نجح هذا الأمر بشكل جيد حتى الآن، ولكن مع زيادة عدد الأقمار الصناعية التي تزدحم مدار الأرض واستمرار نمو الطلب على البيانات، هناك عنق الزجاجة في الإشارات القادمة من الفضاء.

يمكن أن يساعد الاتصال البصري أو الليزر في حل هذه المشكلة. يقوم هذا النوع من أنظمة الاتصالات بجمع البيانات في تذبذبات موجات الضوء في أشعة الليزر، مما يؤدي إلى تشفير الرسالة إلى إشارة بصرية يتم نقلها إلى جهاز الاستقبال من خلال أشعة الأشعة تحت الحمراء التي لا تستطيع العين البشرية رؤيتها. بالمقارنة مع موجات الراديو، تعمل الأشعة تحت الحمراء القريبة على حزم البيانات في موجات أكثر إحكامًا، مما يسمح بإرسال واستقبال المزيد من البيانات.

قامت وكالة ناسا بتجربة الليزر الفضائي، وإرسال واستقبال الإشارات لتحسين هذه التكنولوجيا. في نوفمبر 2023، أرسلت تجربة الاتصالات البصرية في الفضاء العميق التابعة لوكالة الفضاء بيانات مشفرة داخل ليزر قريب من الأشعة تحت الحمراء من ما يقرب من 10 ملايين ميل في الفضاء السحيق (16 مليون كيلومتر) إلى تلسكوب هيل في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في مقاطعة سان دييغو، كاليفورنيا. في ديسمبر 2023، بث جهاز الإرسال والاستقبال الليزري المغطى بالذهب والمرتبط بمسبار الكويكب Psyche التابع لناسا مقطع فيديو مدته 15 ثانية لقطة برتقالية اللون تدعى Taters تطارد مؤشر ليزر لأعلى ولأسفل الأريكة.

صناعة الفضاء الخاصة تشارك أيضًا في هذا الحدث. وتبلغ قيمة سوق اتصالات الليزر الفضائية نحو 1.13 مليار دولار في عام 2022، ومن المتوقع أن تتضاعف أربع مرات بحلول عام 2031، وفقًا لتقديرات شركة Straits Research في ولاية ماهاراشترا بالهند.

يمكن للاتصالات الضوئية أن تنقل البيانات بمعدلات أكبر بـ 10 إلى 100 مرة من أنظمة الترددات الراديوية التي تستخدمها المركبات الفضائية اليوم، وفقًا لوكالة ناسا. ويصبح الأمر أكثر صعوبة على مسافات أطول، لأنه يتطلب دقة بالغة لتوجيه شعاع الليزر. يمكن أن يشكل الطقس أيضًا تحديًا للاتصالات بالليزر، حيث يمكن أن تتداخل السحب أو المطر مع الإشارة.

وقام فريق TeraNet ببناء شبكة من ثلاث محطات أرضية منتشرة في جميع أنحاء غرب أستراليا للمساعدة في التغلب على مشكلة الطقس، مما يسمح للقمر الصناعي بإرسال بياناته إلى المحطة تحت صفاء السماء. يمكن للشاحنة المستخدمة في العرض التوضيحي الأخير أن تقود إلى المواقع وتلتقط الإشارة في غضون 15 دقيقة من وصولها إلى وجهتها. يمهد الاختبار الطريق لزيادة بمقدار 1000 ضعف في عرض النطاق الترددي للاتصالات بين الفضاء والأرض، وفقًا لـ UWA.

وقال ساشا شيديوي، الأستاذ المشارك في جامعة غرب أستراليا، والذي قاد الفريق، في بيان: “هذا العرض هو الخطوة الأولى الحاسمة في إنشاء شبكة اتصالات فضائية من الجيل التالي عبر غرب أستراليا”. “تتضمن الخطوات التالية ربط هذه الشبكة بمحطات أرضية بصرية أخرى يتم تطويرها حاليًا في أستراليا وفي جميع أنحاء العالم.”