سرعت هزار برابری ارتباط فضا به زمین با فناوری شبکه لیزری

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازساینس الرت، دو ایستگاه زمینی نوری در یک شبکه راهبردی با موفقیت سیگنال‌های لیزری را از یک ماهواره آلمانی دریافت کرده اند که راه را برای افزایش ظرفیت ارتباطات فضا به زمین تا هزار برابر هموار می‌کند.

طرح ابتکاری «TeraNet» توسط دانشمند اختر فوتونیک «ساشا اسچیدیوی» «Sascha Schediwy» از دانشگاه استرالیای غربی (WA) رهبری و توسط ماموریت نمایشگر ماه تا مریخ آژانس فضایی استرالیا تامین مالی می‌شود.

سرپرست این طرح ابتکاری گفت: «هدف کلی این پروژه کمک به چشم انداز استرالیا برای نسل بعدی اکتشافات فضایی است.»

از زمان پرتاب اسپوتنیک یک در سال ۱۹۵۷، ماهواره‌ها از طریق امواج رادیویی ارتباط برقرار کرده اند. سیگنال فرکانس پایین آنها، ظرفیت شان را برای انتقال داده محدود می‌کند و اکنون پس از نزدیک به ۷۰ سال توسعه، ارتباطات امواج رادیویی دیگر قادر به پاسخگویی به تقاضای عظیم برای انتقال داده نیستند.

اسچیدیوی گفت: نهایت استفاده از این سیستم صورت گرفته و اکنون دیگر کارایی و بازدهی لازم را ندارد.

با وجود هزاران ماهواره که به دور زمین می‌چرخند، حجم عظیمی از داده‌های جمع آوری می‌شوند که باید به زمین ارسال شوند. ارتباطات لیزری با فرکانس بالا می‌تواند راه حلی برای این چالش ارائه دهد.

این دانشمند اختر فوتونیک افزود: «با تغییر به سوی پرتو‌های لیزر مادون قرمز برای ارتباطات، به ضریب ۱۰۰ یا ۱۰۰۰ برابری پهنای باند بیشتر می‌رسیم.»

محققان امیدوارند علاوه بر کاربرد‌های بالقوه بسیار زیاد، این سیستم ارتباطی ماهواره‌ای قدرتمند به مردم کمک کند تا بیش از هر زمان دیگری با اکتشافات فضایی ارتباط برقرار کنند.

اسچیدیوی می‌گوید: «می توانیم چندین زاویه دوربین و فیلم ویدیویی ۴K از فرود فضانوردان آینده روی ماه داشته باشیم که فکر می‌کنم جنبه‌ی واقعا هیجان انگیزی از فناوری است.»

ارتباطات رادیویی سنتی دارای یک منطقه پخش گسترده هستند که می‌تواند باعث همپوشانی و تداخل بین سیگنال‌های رادیویی شوند. سیگنال‌های طول موج کوتاهی که توسط TeraNet استفاده می‌شوند متمرکزتر خواهند بود.

محققان استرالیایی می‌گویند: «با سیگنال‌های نوری، به جای اینکه پرتوی مورد نظر حدود ۱۰۰ کیلومتر عرض داشته باشد، می‌تواند با ۱۰۰ متر عرض، یک کاربر فردی را روی زمین هدف قرار دهد.»

با ارائه چنین مزایای متمایزی، ممکن است تعجب آور به نظر برسد که چرا ارتباطات نوری به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار نگرفته اند: این سیستم‌های لیزری یک مشکل اساسی دارند.

بر خلاف همتایان امواج رادیویی خود، سیگنال‌های هدفمند با طول موج کوتاه، مستعد تداخل هستند. ابر‌ها به راحتی پرتوی لیزری را قطع می‌کنند؛ از این رو آنها گزینه‌ی غیر قابل اعتمادی برای ارتباطات ماهواره‌ای قلمداد می‌شوند.

اکنون گروه استرالیایی یک راه حل شگفت آور ساده برای این چالش عرضه کرده است. این سیستم دارای ایستگاه‌های زمینی در چندین مکان د استرالیای غربی خواهد بود که به یک شبکه متصل هستند، بنابراین امیدوارند حداقل یک ایستگاه همیشه ارتباط واضحی با ماهواره داشته باشد.

مجریان این طرح می‌گویند: «اگر در پرث (شهری در استرالیا) هوا ابری باشد، ماهواره می‌تواند داده‌های خود را در شهر مینگنیو در ۳۰۰ کیلومتری شمال دانلود کند.»

اگر آسمان این دو ایستگاه نیز با ابر پوشیده شده باشد، TeraNet آخرین برگ برنده را نیز در اختیار دارد: یک گیرنده ایستگاه زمینی اضافی متحرک که در پشت یک خودروی جیپ نصب شده است که می‌تواند به هر مختصاتی که برای رسیدن به بهترین سیگنال لازم است حرکت کند.

این پژوهشگران در حال حاضر به دنبال همکاری با سازمان‌های دیگر در سواحل شرقی استرالیا و نیوزلند برای راه اندازی یک شبکه ایستگاه زمینی نوری استرالیایی هستند.

به گفته مجریان این طرح، استرالیای غربی با نظارت بر بخش بزرگی از اقیانوس هند و دسترسی به آسیای جنوب شرقی و منطقه قطبی، از نظر جغرافیایی در موقعیت ایده آلی قرار دارد تا بخشی از یک زیرساخت ارتباطی جهانی باشد.

یک شبکه جهانی ارتباطات نوری، پس از راه اندازی، امکان دانلود مداوم و فوق سریع داده‌های ماهواره‌ای را فراهم می‌کند. این می‌تواند موقعیت‌هایی را که نیاز به اشتراک گذاری سریع مقادیر زیادی از داده ها، مانند واکنش به بلایا دارند، تغییر دهد.

در حال حاضر ممکن است فقط سه ایستگاه زمینی باشد، اما به طور بالقوه نوید بخش عصر جدیدی از ارتباطات خواهد داد.