الصين تختبر تقنية ليزرية لنقل البيانات بين الأرض والقمر بسرعات قياسية

أجرى مركز تكنولوجيا الفضاء التابع لأكاديمية العلوم الصينية اختبارات للمعدات الليزرية الموجودة في المدار القمري، حسبما أفادت وكالة "شينخوا".

يُذكر أن أجهزة الليزر يمكنها إرسال بيانات تفوق الاتصالات الراديوية التقليدية، كما تتميز بإمكانية تصنيعها بحجم أصغر وتصميم أكثر إحكاما. لكن توجيه الشعاع لمسافة تتجاوز 400 ألف كيلومتر يُعد أمرا بالغ الصعوبة، إذ إن أي انحراف طفيف في المدار قد يؤدي إلى انحراف الإشارة الضوئية كيلومترات عن محطة الاستقبال الأرضية.

وقد طوّر المهندسون الصينيون نظام توجيه ذكيا يأخذ في الاعتبار التأخيرات المدارية وكثافة الغلاف الجوي، ما أتاح إنشاء قناة اتصال مستقرة بسرعة 1 ميغابت في الثانية من الأرض، و100 ميغابت في الثانية من القمر، وهي سرعة تكفي لنقل مقاطع الفيديو والصور والبيانات العلمية في الوقت الفعلي. وتكتسب هذه التقنية أهمية كبيرة للبعثات القمرية المستقبلية وإنشاء محطات دائمة على سطح القمر.

كيفية توجيه شعاع الليزر بدقة

يُذكر أن أي اهتزاز طفيف للمركبة الفضائية أو الحركة الطبيعية للغلاف الجوي للأرض يمكن أن يؤثر في اتجاه الشعاع عند إرسال البيانات عبر هذه المسافة الهائلة. وحتى الانحراف الضئيل في الأداة البصرية الموجودة في المدار قد يؤدي إلى انحراف الشعاع كيلومترا كاملا عن المحطة الأرضية المستقبلة.

وقال الباحث يانغ لي: "الاتصال بين الأرض والقمر يشبه إدخال خيط في إبرة من مسافة ألف كيلومتر".

ولحل هذه المشكلة، طوّر المهندسون نظام تتبع ذكيا يأخذ في الاعتبار مختلف التأخيرات المدارية وكثافة الغلاف الجوي، للحفاظ على دقة الاتصال بين الطرفين.

وبعد قطع الإشارة هذه المسافة إلى الأرض، تصبح ضعيفة للغاية، وتصل إلى الكوكب على شكل فوتونات مفردة ونادرة. كما تواجه التلسكوبات الأرضية تداخلا شديدا بسبب ضوء النجوم الساطع، والتوهج القمري، وحتى الإضاءة الليلية للمدن الكبرى. وفي مثل هذه الظروف، يصبح التقاط النبضة المطلوبة أشبه بمحاولة سماع سقوط إبرة في ساحة مدينة صاخبة.

ولمعالجة هذه المشكلة، طوّر فيزيائيون صينيون كاشفات فائقة التوصيل للفوتونات المفردة، إلى جانب خوارزميات ترشيح خاصة لتنقية الإشارة المفيدة من الضوضاء الضوئية الدخيلة.

تقنية جديدة لاستكشاف الفضاء

أظهرت نتائج الاختبارات إمكانية تحقيق نقل مستقر للبيانات في الاتجاهين، إذ تجاوزت سرعة نقل الإشارة من الأرض 1 ميغابت في الثانية، بينما بلغت سرعة استقبال البيانات من القمر 100 ميغابت في الثانية.

ويُعد إنشاء قناة الاتصال عالية السرعة هذه أمرا بالغ الأهمية للبعثات المأهولة المستقبلية وبناء محطة أبحاث قمرية دائمة. كما سيسمح هذا الممر الليزري الجديد بنقل كميات كبيرة من البيانات العلمية، ومقاطع الفيديو عالية الوضوح، والصور عالية الدقة إلى الأرض بسرعة وكفاءة.

المصدر: naukatv.ru