زمین آخرین پیام لیزری ناسا را از فاصله‌ی ۲۱۸ میلیون مایلی دریافت کرد

ناسا با فضاپیمای «سایک» نقطه‌ی عطف تازه‌ای در ارتباطات فضایی رقم زد.

به گزارش انتخاب و به نقل از   sciencealert؛ در دسامبر ۲۰۲۴، این فضاپیما موفق شد یک پیام لیزری فروسرخ را از فاصله‌ی شگفت‌انگیز ۴۹۴ میلیون کیلومتری (۳۰۷ میلیون مایلی) به زمین ارسال کند؛ فاصله‌ای بیش از دو برابر فاصله‌ی میانگین زمین و مریخ و بیش از ۱۲۸۵ برابر فاصله‌ی زمین تا ماه.

این دستاورد بزرگ، نتیجه‌ی آزمایش فناوری ارتباطات نوری در اعماق فضا (DSOC) است که همزمان با پرتاب فضاپیمای سایک در سال ۲۰۲۳ آغاز شد. اکنون زمین شصت‌وپنجمین و آخرین سیگنال لیزری سایک را از فاصله‌ی ۳۵۰ میلیون کیلومتری (۲۱۸ میلیون مایلی) دریافت کرده است.

از این پس، سایک تمرکز خود را بر مأموریت اصلی‌اش ـ سفر به کمربند سیارکی ـ خواهد گذاشت و برای انتقال داده‌ها به زمین از ارتباطات رادیویی استاندارد استفاده خواهد کرد.

گامی به سوی آینده‌ی ارتباطات فضایی

در تصویری که ناسا منتشر کرده، آزمایشگاه تلسکوپ ارتباطات نوری JPL، آرایه‌ی لیزری فروسرخ خود را به سوی سایک نشانه گرفته است.

شان دافی، سرپرست موقت ناسا می‌گوید:
«ناسا آمریکا را در مسیر حرکت به سوی مریخ قرار داده و توسعه‌ی فناوری‌های ارتباط لیزری ما را یک گام به پخش ویدئوهای باکیفیت بالا و ارسال سریع‌تر داده‌های ارزشمند از سطح مریخ نزدیک‌تر می‌کند.»

او افزود:
«فناوری، قفل اکتشاف را می‌گشاید و ما متعهدیم توانایی‌هایی را که برای ورود به عصر طلایی کاوش‌های فضایی لازم است، آزمایش و اثبات کنیم.»

در مجموع، فناوری DSOC تاکنون موفق به انتقال ۱۳.۶ ترابایت داده به ایستگاه‌های زمینی روی زمین شده است. این داده‌ها شامل یک ویدئوی فوق‌العاده باکیفیت بود که برای نخستین بار در تاریخ، با سرعت ۲۶۷ مگابیت بر ثانیه از فاصله‌ی بیش از ۳۰.۵ میلیون کیلومتر به زمین مخابره شد.

چرا پیام پایانی از فاصله‌ی کمتر ارسال شد؟

علت این است که سایک در مدار خورشیدی حرکت می‌کند؛ مداری که گاهی آن را به زمین نزدیک‌تر و گاهی دورتر می‌کند، بسته به موقعیت زمین و فضاپیما. این فضاپیما در مسیر خود به سمت ملاقات با سیارک هدفش در سال ۲۰۲۹ است.

چرا به فناوری جدید نیاز داریم؟

اگر بشر بخواهد حضور خود را در فضا ادامه دهد، به ارتقای فناوری ارتباطی نیاز خواهد داشت. ارتباطات رادیویی گرچه قابل اعتمادند، اما نسبتاً کند محسوب می‌شوند. افزون بر این، شبکه‌ی آنتن‌های رادیویی اعماق فضا که ناسا برای دریافت داده‌های فضاپیماها استفاده می‌کند، پیش‌تر محدودیت ظرفیت خود را نشان داده و این موضوع بر توانایی ناسا در دستیابی به اهداف مأموریتی تأثیر گذاشته است.

با این حال، انتقال سیگنال‌های لیزری چالش‌برانگیزتر از ارتباطات رادیویی است. سیگنال‌های رادیویی پهنای وسیع‌تری دارند و نیاز به نشانه‌گیری دقیق ندارند. اما لیزرها پرتوهای باریکی‌اند که باید با دقت بالا به گیرنده هدف نشانه‌گیری شوند.

از سوی دیگر، هر نوری که در فضا حرکت می‌کند، به تدریج ضعیف می‌شود. بنابراین هرچه فاصله بیشتر باشد، میزان داده‌ی قابل دریافت کاهش می‌یابد. برای نمونه، در آوریل ۲۰۲۴، هنگامی که سایک در فاصله‌ی ۲۲۵ میلیون کیلومتری از زمین قرار داشت، سرعت دریافت داده‌های آن به ۲۵ مگابیت بر ثانیه کاهش یافت. به همین دلیل، گیرنده‌ها باید آن‌قدر حساس باشند که حتی تعداد اندکی فوتون را که به آن‌ها می‌رسد، تشخیص دهند.

همچنین جو زمین و شرایط جوی می‌تواند در رسیدن سیگنال‌ها اختلال ایجاد کند؛ به همین دلیل، در آینده ممکن است نیاز به ایستگاه‌های رله‌ی فضایی باشد. با این حال، آزمایش اخیر نشان داد که فناوری DSOC کارآمد است و توانایی ارسال حجم زیادی داده از اعماق فضا را دارد.

فراتر از انتظار

کلایتون ترنر، معاون مدیرکل بخش فناوری‌های فضایی ناسا، می‌گوید:
«ناسا سخت‌افزار را در محیط سخت و بی‌رحم فضا آزمایش می‌کند تا محدودیت‌های آن را بشناسد و قابلیت‌هایش را ثابت کند. طی دو سال گذشته، این فناوری فراتر از انتظار عمل کرد و توانست نرخ انتقال داده‌هایی مشابه اینترنت پرسرعت خانگی را از فواصل بی‌سابقه به زمین ارسال کند.»

این دستاورد امیدبخش است و نویدبخش پیشرفت در ارتباطات مأموریت‌های آینده‌ی مریخ، هر زمان که محقق شود. در حال حاضر، فضاپیمای سایک همچنان در مسیر خود به اعماق منظومه‌ی شمسی پیش می‌رود تا تاریخ‌ساز دیگری شود.