این مقاله از دلتا مگ، به معرفی فناوری جدید ناسا با عنوان “فناوری ارتباطات نوری در عمق فضا” می‌پردازد. این فناوری، معرفی جدیدی در دنیای ارتباطات فضایی است که امکان انتقال داده با پهنای باند بالا از اعماق فضا را فراهم می‌کند. از آزمایش‌های اولیه تا کاربردهای عملیاتی و توانمندی‌های آینده، این مقاله به طور جامع به این فناوری جذاب و اهمیت آن برای آینده اکتشاف فضا پرداخته و نشان می‌دهد که چگونه این دستاورد جدید ناسا می‌تواند به ماهواره‌ها، فضاپیماها و مأموریت‌های آینده کمک کند تا مناطق دورتر از ماه و حتی دیگر سیارات خورشیدی را کشف کنند.
ماجراجویی در فضا و کشف مناطق دورتر از ماه همواره به عنوان یکی از شگفتی‌های علم و اکتشاف انسانی تلقی شده است. با ارتقاء تکنولوژی و علم فضایی، ناسا به مأموریت‌هایی که به جاهای دورتر از ماه اعمال می‌شوند، روی آورده است. اما این موضوع چالش‌هایی جدی در پیش دارد، از جمله چگونگی برقراری ارتباط با سیارات دورتر که فاصله‌ها و شرایط فضایی پیچیده‌تری دارند.
انتقال از ارتباطات رادیویی به ارتباطات نوری
از یک دهه دیگر در دنیای فضاپیماها و اکتشافات فضایی می‌گذریم. از مأموریت‌های نخستین انسان به ماه تا مأموریت‌های جسمانی به کهکشان‌های دوردست، ناسا همیشه به دنبال راه‌حل‌های نوآورانه برای ایجاد ارتباطات امن و کارآمد در فضا بوده است. ارتباطات با فاصله‌های بسیار دور از زمین، بیش از هر زمان دیگری، یک چالش معتبر برای مهندسان و دانشمندان فضایی بوده است.
در دهه‌های گذشته، ناسا به عنوان یکی از بزرگ‌ترین سازمان‌های فضایی جهان، از فناوری‌های ارتباطات رادیویی برای برقراری ارتباط با مأموریت‌های خود در فضا استفاده می‌کرده است. این تکنولوژی، مخصوصاً امواج رادیویی، از معتبرترین و متداول‌ترین روش‌های برقراری ارتباط با فضاپیماها و مأموریت‌های دور از ماه بود. اما با پیشرفت تکنولوژی و افزایش نرخ داده‌های علمی که به زمین منتقل می‌شوند، نیاز به یک فناوری جدید ناسا و موثر برای ارتباطات فضایی احساس می‌شد. این نیاز به توسعه و بهره‌برداری از فناوری ارتباطات نوری در فضا، به ویژه در مأموریت‌های دور از ماه و دورتر از انسان راه باز کرد.
تکنولوژی ارتباطات نوری: درآمد به DSOC
DSOC (Deep Space Optical Communications)، یک فناوری نوآورانه ارتباطات نوری است که توسط ناسا به منظور ایجاد ارتباطات با مأموریت‌های دور از زمین و دورتر از انسان توسعه یافته است. این فناوری به نقل از تکنولوژی‌های رادیویی معمولی، از لیزرها برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند و قدرت ارتباط با سرعت‌ها و نرخ‌های داده بالاتری را فراهم می‌کند. DSOC این امکان را به مهندسان و دانشمندان فضایی می‌دهد که ارتباطات با مأموریت‌ها را بهبود داده و اطلاعات علمی با کیفیت بالا را به سرعت ارسال کنند.
یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد DSOC این است که اولین بار است که ناسا از تکنولوژی لیزری برای انتقال داده‌ها از اعماق فضا استفاده می‌کند. تا به این تاریخ، ارتباطات فضایی از امواج رادیویی برای برقراری ارتباط با مأموریت‌های فضایی استفاده می‌کرده است. به همان نحوی که فیبر نوری به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته جایگزین خطوط تلفن قدیمی شده و نرخ داده‌ها را افزایش می‌دهد، انتقال از ارتباطات رادیویی به ارتباطات نوری می‌تواند نرخ داده‌ها را در کل منظومه شمسی با 10 تا 100 برابر ظرفیت افزایش دهد. این تکنولوژی به ویژه برای مأموریت‌های اکتشافی انسانی و روباتیک در آینده امکان پذیرتر می‌شود.
در ادامه مقاله، به جزئیات بیشتری در مورد نحوه عملکرد DSOC و تأثیرات آن بر اکتشافات فضایی خواهیم پرداخت.
دمو فناوری DSOC: اجرای نور به دور سیاره مریخ
DSOC برای اولین بار با مأموریت Psyche ناسا به کار خواهد رفت. Psyche یک سیارک با ذخیره‌های فلزی غنی به همین نام است و مأموریت Psyche به منظور بررسی و بررسی این سیاره به عنوان هدف اصلی طراحی شده است. پنجشنبه 12 اکتبر است، DSOC با پرتاب Psyche به اجرا در خواهد آمد.
یکی از ویژگی‌های DSOC این است که این فناوری برای ارتباطات لیزری یا نوری از دور دست‌های مریخ استفاده خواهد شد. تا به این تاریخ، ارتباطات فضایی ناسا بر اساس امواج رادیویی برای ایجاد ارتباط با مأموریت‌های فضایی خود به کار می‌برد. استفاده از تکنولوژی نوری به نظر می‌رسد به افزایش نرخ داده و کیفیت ارتباطات فضایی منجر خواهد شد.
یکی از بخش‌های کلیدی DSOC، فرستنده و گیرنده لیزری است که به فضاپیمای Psyche متصل شده است. این فرستنده و گیرنده لیزری ابزارهای مهمی هستند که برای انتقال داده با سرعت بالا به زمین به کار می‌روند. فرستنده لیزری دارای یک فرستنده لیزری نزدیک به مادون قرمز برای ارسال داده‌ها با سرعت بالا به زمین و یک دوربین حساس شمارش‌گر فوتون برای دریافت پرتو لیزر ارسالی از زمین است.
یکی از چالش‌های اصلی DSOC این است که برای ارتباطات نوری در فضا، نیاز به زیرساخت‌های خاصی در ایستگاه‌های زمینی داریم. زمین برای ارتباطات نوری در اعماق فضا تجهیز نشده است، بنابراین ناسا برای این منظور دو تلسکوپ زمینی را به‌روزرسانی کرده است. تیم DSOC از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا به عنوان میزبان برای تیم عملیات استفاده می‌کند و یک فرستنده لیزری نزدیک به مادون قرمز با توان بالا در تاسیسات کوه تیبل JPL در نزدیکی رایت‌وود، کالیفرنیا ادغام شده است. این فرستنده لیزری سیگنال لیزری مدوله‌شده را به فرستنده و گیرنده پرواز DSOC ارسال کرده و به عنوان یک نقطه مرجع اشاره می‌کند. این نقطه مرجع به این کمک می‌کند تا پرتو لیزر به دقت به زمین هدایت شود.
اهمیت DSOC برای آینده ماموریت‌های اکتشافی فضایی
DSOC به عنوان یک پروژه فناوری جدید ناسا دارای اهمیت بزرگی برای آینده ماموریت‌های اکتشافی فضایی است. توانایی انتقال داده با سرعت بالا و ارتباطات نوری در فضا، به ناسا و سایر آژانس‌های فضایی امکان می‌دهد تا به طراحی مأموریت‌های جدیدی با کارایی بالاتر در اعماق فضا بپردازند.
یکی از مزایای استفاده از فناوری ارتباط لیزری، افزایش نرخ داده در تبادل اطلاعات بین زمین و فضاپیماهاست. این امر به ارتقاء کیفیت تصاویر و اطلاعات علمی از سیارات و اجرام آسمانی منتقل شده توسط مأموریت‌های فضایی کمک می‌کند. همچنین، این تکنولوژی به مأموریت‌های اکتشافی انسانی و روباتیک امکان می‌دهد بهتر با محیط‌های فضایی در تعامل باشند و اطلاعات بیشتری جمع‌آوری کنند.
DSOC این امکان را به آینده ماموریت‌های فضایی می‌دهد که به دور از سیاره‌ها و به سوی اجرامی دورتر از مریخ سفر می‌کنند. این تکنولوژی می‌تواند به مأموریت‌های اکتشافی در سیارات خارج از مشتری، دنباله‌ای میان ستاره‌ای و حتی ماموریت‌های اکتشافی در اعماق فضا کمک کند.
اهمیت چشم‌انداز آینده با فناوری جدید ناسا
در این بخش، ما با نگاهی به DSOC یا آزمایش پیشگامان ارتباطات نوری فضای عمیق ناسا به ما این امکان را داده است که بر تکنولوژی روزافزون و پیشرفته‌ای که در اختیار آژانس‌های فضایی قرار می‌گیرد، تمرکز کنیم. فناوری جدید ناسا، نه تنها یک نخستین در ارتباطات نوری فضایی است، بلکه اهمیت بزرگی برای تحول در ماموریت‌های فضایی و اکتشاف علمی فضا دارد.
سخن آخر
DSOC امکان انتقال داده با سرعت بالا و ارتباطات نوری از دورترین نقاط فضا به زمین را فراهم می‌کند. این امر به ناسا و دیگر آژانس‌های فضایی این اجازه را می‌دهد تا مأموریت‌های اکتشافی فضایی جدید را با کارایی و کیفیت بالاتری طراحی کنند. همچنین، DSOC می‌تواند به اکتشافات علمی عظیمی که در آینده در اعماق فضا قرار دارند، کمک کند.
