شاحنة تتلقى إشارة ليزر من الفضاء في أول عرض من نوعه

أرسل قمر صناعي ألماني إشارة ليزر إلى محطة أرضية مثبتة على سيارة جيب في اختبار رائد يمكن أن يغير بشكل كبير الاتصالات من الفضاء إلى الأرض، مما يؤدي إلى تسريعها وتجنب ازدحام البيانات.

وقد استقبلت شبكة TeraNet، وهي شبكة من محطات بصرية أرضية، الإشارة من حمولة اتصالات بالليزر على متن القمر الصناعي OSIRISv1 في مدار أرضي منخفض. وقد تمكنت محطتان أرضيتان تابعتان لشبكة TeraNet، بما في ذلك شاحنة Jeep مصممة خصيصًا ومجهزة بجهاز استقبال مدمج، من اكتشاف الإشارات.

بقيادة فريق من الباحثين من جامعة غرب أستراليا، يأمل العرض في إقامة اتصال بين بعثات فضائية مختلفة في مدار أرضي منخفض، وكذلك القمر. منذ إطلاق أول قمر صناعي إلى الفضاء في عام 1957، اعتمدت وكالات الفضاء على الموجات الراديوية للتواصل مع المحطات الأرضية على الأرض. لقد نجح ذلك بشكل جيد حتى الآن، ولكن مع ازدحام المزيد من الأقمار الصناعية في مدار الأرض واستمرار نمو الطلب على البيانات، هناك عنق زجاجة للإشارات القادمة من الفضاء.

يمكن أن تساعد الاتصالات البصرية أو الليزر في حل هذه المشكلة. حيث يقوم هذا النوع من أنظمة الاتصالات بتجميع البيانات في تذبذبات موجات الضوء في أشعة الليزر، مما يؤدي إلى تشفير الرسالة في إشارة بصرية يتم نقلها إلى جهاز استقبال عبر أشعة تحت الحمراء التي لا تستطيع العين البشرية رؤيتها. وبالمقارنة بالموجات الراديوية، فإن الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء يجمع البيانات في موجات أكثر إحكامًا بشكل كبير، مما يسمح بإرسال واستقبال المزيد من البيانات.

كانت وكالة ناسا تجري تجارب على أشعة الليزر الفضائية، حيث تنقل وتستقبل الإشارات لتحسين التكنولوجيا. في نوفمبر 2023، قامت تجربة الاتصالات البصرية في الفضاء العميق التابعة لوكالة الفضاء بإرسال بيانات مشفرة داخل ليزر قريب من الأشعة تحت الحمراء من مسافة 16 مليون كيلومتر تقريبًا في الفضاء العميق إلى تلسكوب هيل في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في مقاطعة سان دييغو، كاليفورنيا. في ديسمبر 2023، أرسل جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر المغطى بالذهب المرفق بمسبار الكويكبات التابع لوكالة ناسا Psyche مقطع فيديو مدته 15 ثانية لقطة برتقالية اللون تدعى Taters وهي تطارد نقطة مؤشر ليزر لأعلى ولأسفل الأريكة.

كما تشارك صناعة الفضاء الخاصة في هذا النشاط. فقد بلغت قيمة سوق الاتصالات الفضائية بالليزر نحو 1.13 مليار دولار في عام 2022، ومن المتوقع أن تتضاعف أربع مرات بحلول عام 2031، وفقًا لتقديرات شركة Straits Research في ماهاراشترا بالهند.

وفقًا لوكالة ناسا، يمكن أن تنقل الاتصالات البصرية البيانات بمعدلات تتراوح بين 10 إلى 100 مرة أكبر من أنظمة التردد اللاسلكي التي تستخدمها المركبات الفضائية اليوم. يصبح الأمر أكثر صعوبة على مسافات أطول، حيث يتطلب دقة شديدة لتوجيه شعاع الليزر. يمكن أن يشكل الطقس أيضًا تحديًا للاتصالات بالليزر، حيث يمكن أن تتداخل السحب أو الأمطار مع الإشارة.

قام 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 السماء الصافية. يمكن للشاحنة المستخدمة في العرض التوضيحي الأخير القيادة إلى المواقع والتقاط الإشارة في غضون 15 دقيقة من وصولها إلى وجهتها. يمهد الاختبار الطريق لزيادة عرض النطاق الترددي للاتصالات بين الفضاء والأرض بمقدار 1000 ضعف، وفقًا لـ UWA.

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