استخدم العلماء في وكالة الفضاء الأوروبية ليزر للتواصل مع مركبة فضائية على مسافة 165 مليون ميل (265 مليون كيلومتر) في الفضاء العميق لأول مرة ، مما يمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في جهودهم لبناء أنظمة الاتصال البصرية للبعثات المستقبلية إلى القمر وما بعدها.
أطلق العلماء في مرصد Kryoneri بالقرب من أثينا ، اليونان ، ليزر قوي في مهمة نفسية ناسا ، والتي أرسلت بعد ذلك إشارة عودة إلى مرصد Helmos ، والتي تقع على بعد حوالي 23 ميلًا (37 كم) عن أصل الإشارة.
وقالت Mariella Spada ، رئيس هندسة الأنظمة الأرضية والابتكار في ESA ، في بيان “هذا نجاح مدهش. خلال سنوات من التطورات التكنولوجية وجهود التقييس الدولي واعتماد حلول هندسية مبتكرة ، وضعنا حجر الزاوية في الإنترنت من نظام الطاقة الشمسية”.
لسحبها ، استخدم التحكم في المهمة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا أدوات التنقل القوية بما في ذلك التراوح في اتجاه واحد في Delta-Defferential-نوع من تتبع الراديو بين الكواكب-لتزويد وكالة الفضاء الأوروبية بالموضع الدقيق للذات. بعد ذلك ، قام خبراء ديناميات الطيران في الوكالة بتصميم الاختبار أثناء حساب متغيرات مثل كثافة الهواء ودرجة الحرارة وحركة الأرض. تم إغلاق أقسام من المجال الجوي في اليونان مؤقتًا ، فقط لتكون آمنة.
“إن تمكين هذه المصافحة البصرية ثنائية الاتجاه يعني التغلب على تحديين فنيين رئيسيين: تطوير ليزر قوي بما يكفي لضرب مركبة فضائية بعيدة مع دقة محددة ، وبناء جهاز استقبال حساس بما يكفي لاكتشاف أكثر إشارة عودة باهتة ، وأحيانًا يتلاعب ببضع فوتونات.
يعد ترحيل الإشارة الأول من بين أربعة تبادلات مخططة هذا الصيف كجزء من تجربة الاتصالات البصرية للفضاء في ناسا على متن Psyche.
في مهمة للتحقيق في كويكب غني بالمعادن خارج المريخ ، يحمل Psyche أيضًا DSOC ، وهو جهاز استقبال بالليزر المغطى بالذهب المصمم لاختبار أنظمة الاتصالات لمسافات طويلة لمهام الفضاء المستقبلية. في ديسمبر 2023 ، على سبيل المثال ، تمكنت DSOC من تحريك مقطع فيديو لقطة من Tabby Orange يدعى Taters يطارد مؤشر الليزر على بعد حوالي 19 مليون ميل (31 مليون كم) إلى الأرض – وهو إنجاز تكنولوجي لأعلى ترتيب.
تستخدم Psyche نفسها الراديو للتحدث مع معالجاتها على الأرض ، ولكن أنظمة اتصالات الليزر يمكن أن تسرع بشكل كبير في المحادثة.
على الرغم من أن هذا الاختبار لم يتضمن إرسال أي معلومات إلى Psyche ، إلا أن أنظمة الاتصالات البصرية يمكنها حزم البيانات في تذبذبات موجات الضوء في الليزر ، وترميز الرسائل في إشارة بصرية يتم نقلها إلى جهاز استقبال عبر الأشعة تحت الحمراء. هذه الحزم غير المرئية-لأعياننا على الأقل-تتسلق بسرعة الضوء ، وتحمل معلومات عالية الدقة من نقطة إلى أخرى. تتيح هذه الطريقة معدلات نقل البيانات ما بين 10 إلى 100 مرة من أنظمة الترددات الراديوية التي تستخدمها المركبة الفضائية اليوم ، وفقًا للوكالة.
وقال أندريا دي ميرا ، مدير مشروع نظام الإرسال الأرضي في ESA ، “إن الجمع بين هذه التكنولوجيا مع تلك التي لدينا للاتصالات الترددات الراديوية أمر ضروري لنقل إخراج البيانات المتزايد باستمرار للبعثات التي تستكشف الكون”.
تتطلب العملية بأكملها دقة شديدة: حزم الليزر أضيق بكثير من إشارات الراديو ، مما يعني أن رد الليزر في DCOS يجب أن يهدف إلى أن يهدف إلى أن يأخذ في الاعتبار مدار الأرض لتحديد المكان الذي سيكون فيه المتلقي القائم على الأرض في الوقت الذي تصل إليه الإشارة.
وقال رولف ديينسينج ، مدير عمليات الوكالة ، إن نجاح التجربة يمثل “خطوة قفزة حقًا نحو جلب الإنترنت الأرضي مثل الاتصال عالي السرعة بالمركبة الفضائية في الفضاء العميق”.