الاتصالات البصرية في الفضاء العميق (DSOC): ناسا تختبر الليزر  

تواجه الاتصالات الفضائية العميقة القائمة على الترددات الراديوية قيودًا بسبب انخفاض عرض النطاق الترددي والحاجة المتزايدة إلى معدلات نقل بيانات عالية. وتملك الأنظمة القائمة على الليزر أو الأنظمة البصرية إمكانية التغلب على هذه القيود. وقد اختبرت وكالة ناسا الاتصالات الليزرية عبر مسافات شاسعة، وأثبتت قدرتها على نقل بيانات عالية النطاق الترددي في الفضاء السحيق ، وذلك عندما بثت فيديو فائق الدقة إلى الأرض عبر الليزر من مسافة 32 مليون كيلومتر، من المركبة الفضائية "سايكي" التي تجوب الفضاء السحيق حاليًا ، إلى الكويكب "سايكي" الغني بالمعادن والواقع في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري. وكان هذا أول عرض عملي للاتصالات البصرية خارج نطاق القمر. وقد استقبل هوائي شبكة الفضاء السحيق (DSN) إشارات الترددات الراديوية وإشارات الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء.

تُجرى معظم الاتصالات في الفضاء السحيق باستخدام الترددات الراديوية. ومع ذلك، لا يستطيع نظام الترددات الراديوية تلبية احتياجات الاتصالات الحالية والمستقبلية لقطاع الفضاء نظرًا لمحدودية عرض النطاق الترددي والطلب المتزايد باستمرار على معدلات نقل البيانات العالية.

من ناحية أخرى، توفر الاتصالات القائمة على الليزر أو الضوء مزايا عديدة من حيث النطاق الترددي الواسع، وسرعة نقل البيانات العالية، وانخفاض استهلاك الطاقة والحجم والوزن في الأجهزة الطرفية. فهي قادرة على رفع معدلات نقل البيانات من 10 إلى 100 ضعف سعة معظم أنظمة الراديو المتطورة المستخدمة حاليًا، مما يُمكّنها من تجاوز قيود الاتصالات. لذا، تبرز الحاجة المُلحة لتطوير الاتصالات الضوئية لتوفير اتصالات فضائية فائقة السعة قادرة على تلبية احتياجات نقل البيانات بين الكواكب في المستقبل.

تجربة الاتصالات البصرية في الفضاء السحيق (DSOC) هي حمولة تجريبية تقنية محمولة على متن المركبة الفضائية "سايكي" التي تجوب الفضاء السحيق حاليًا باتجاه الكويكب "سايكي" الغني بالمعادن، والواقع في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري. في ديسمبر 2023، أثبتت التجربة قدرتها على إجراء اتصالات عالية النطاق الترددي في الفضاء السحيق ، وذلك عندما بثت إلى الأرض فيديو فائق الوضوح عبر الليزر من مسافة 32 مليون كيلومتر في الفضاء السحيق. وكان هذا أول عرض عملي للاتصالات البصرية خارج نطاق القمر.

شبكة الفضاء العميق (DSN) هي شبكة من المرافق المنتشرة في أنحاء متفرقة من العالم، تُستخدم للتواصل مع المركبات الفضائية البعيدة التي تستكشف النظام الشمسي. وقد استقبل هوائي تجريبي تابع لهذه الشبكة إشارات راديوية وليزرية مُرسلة من المركبة الفضائية "سايكي" في الفضاء السحيق. يشير هذا إلى إمكانية تحديث هوائيات شبكة الفضاء العميق، التي تتواصل حاليًا مع المركبات الفضائية عبر الإشارات الراديوية، لتتمكن من استخدام الاتصالات الليزرية.

*** 

المراجع:  

1. كرموس س. وآخرون 2022. كيف يمكن للاتصالات الضوئية أن تشكل مستقبل اتصالات الفضاء السحيق؟ استبيان. طباعة مسبقة arXiv. معرف الهوية الرقمي: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.04933 

2. روبنسون بي أس، 2023. الاتصالات البصرية لاستكشاف الفضاء والعلوم. مؤتمر اتصالات الألياف الضوئية 2023. 

3. يعرض العرض التوضيحي التكنولوجي التابع لناسا أول فيديو من الفضاء السحيق عبر الليزر. تم النشر في 18 ديسمبر 2023. متاح على https://www.nasa.gov/directorates/stmd/tech-demo-missions-program/deep-space-optical-communications-dsoc/nasas-tech-demo-streams-first-video-from-deep-space-via-laser/ 

4. ناسا. الأخبار - هوائي ناسا التجريبي الجديد يتتبع ليزر الفضاء السحيق. تم النشر في 08 فبراير 2024. متاح على https://www.nasa.gov/technology/space-comms/deep-space-network/nasas-new-experimental-antenna-tracks-deep-space-laser/ 

5. الاتصالات البصرية في الفضاء السحيق (DSOC) https://www.nasa.gov/mission/deep-space-optical-communications-dsoc/ 

6. مهمة النفس. https://science.nasa.gov/mission/psyche/  

7. شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا (DSN) https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsn  

***