ارتباط لیزری مستقیم با ماهواره؛ راهکار جدید برای غلبه بر محدودیت‌های ارتباطات فضایی

پژوهشگران استرالیایی یک سیستم لیزری توسعه داده‌اند که می‌تواند لینک ارتباطی با ماهواره‌های مدار LEO ایجاد کند. این فناوری با هدف غلبه بر محدودیت‌ طیف فرکانس مخابراتی توسعه داده شده و در ساخت آن تجهیزات تجاری موجود در بازار به کار رفته است. در ادامه این خبر با شهر سخت‌افزار همراه باشید.

در حال حاضر بیش از 5000 ماهواره در مدار پایین زمین (LEO) قرار دارد و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2030 این عدد به 100 هزار ماهواره افزایش یابد. با توجه به محدودیت طیف فرکانسی رادیویی و مایکرویو برای کاربردهای مخابراتی قابل استفاده است (فرکانس 1 تا 40 گیگاهرتز)، ارتباطات ماهواره‌ای به سرعت به سمت یک گلوگاه ارتباطی پیش می‌رود.

به همین دلیل پژوهشگران در مرکز تحقیقات اخترشناسی رادیویی، واقع در دانشگاه استرالیای غربی (UWA)، در حال ساخت شبکه‌ای از ایستگاه‌های لیزر مادون قرمز شامل دو ایستگاه ثابت و یک ایستگاه سیار هستند که به لطف فرکانس‌ 200 تراهرتزی، ظرفیت ارتباطی بسیار بیشتری نسبت به امواج رادیویی دارد.

بر اساس گزارش IEEE Spectrum، در ساخت این سیستم جدید که TeraNet نام‌گذاری شده، تا جای ممکن از فناوری‌های موجود در بازار استفاده شده. رهبر تیم تحقیقاتی، «Sascha Schediwy» در این رابطه می‌گوید:

کار ما تأییدی بر این واقعیت است که می‌توان ایستگاه‌های پیچیده ارتباطات ماهواره‌ای را با بودجه کم ساخت. نیازی نیست یک آژانس فضایی ملی مثل NASA باشید تا بتوانید ارتباطات فضایی اپتیکی را پیاده‌سازی کنید. به عنوان مثال قطعه اصلی ایستگاه زمینی TeraNet، نسخه‌ای بزرگ‌تر از یک تلسکوپ اپتیکی است که خیلی‌ها برای رصد آسمان شب از آن استفاده می‌کنند.

در این سیستم، اشعه لیزر که با اطلاعات مورد نظر کدگذاری شده است به وسیله تلسکوپ به سمت ماهواره هدف که در حال گذر از روی ایستگاه زمینی است ارسال می‌شود. این روش شباهت زیادی به نحوه انتقال اطلاعات در فیبر نوری دارد.

از سوی دیگر ماهواره نیز برای ارسال اطلاعات، اشعه لیزر را به سمت تلسکوپ ایستگاه زمینی می‌تاباند. که پس از فیلتر و پردازش سیگنال، اطلاعات را به یک مودم اپتیکی ارسال می‌کند که سیگنال‌ دریافتی را به داده‌های دیجیتال ترجمه می‌کند.

چالش اصلی در ارتباطات اپتیکی

مثل دیگر روش‌های ارتباطی اپتیکی، TeraNet هم در مواقعی که امکان دید مستقیم بین ماهواره و ایستگاه زمینی وجود ندارد، مثلا در هوای بارانی یا ابری، با مشکل مواجه می‌شود. به همین دلیل دانشمندان قصد دارند ایستگاه‌های زمینی را در مکان‌ها مختلف بسازند تا در مواقع لزوم داده‌ها با ایستگاه‌های دیگر که دید بهتری دارند منتقل شوند.

برای آزمایش این فناوری، پژوهشگران از یک ایستگاه زمینی با تلسکوپی با قطر 70 سانتی متر و یک ایستگاه سیار با تلسکوپ 43 سانتی متری استفاده کردند. در این مرحله تنها تست‌های مربوط به دریافت اطلاعات از ماهواره انجام شده و فعلاً خبری از ارسال داده‌ها به فضا نیست.

دکتر Schediwy در رابطه با چالش‌های این پروژه می‌گوید:

چالش اصلی ارتباطات اپتیکی فضای باز که در فیبر نوری وجود ندارد، اثرات اتمسفر زمین روی نور است که باعث تغییر شکل امواج اپتیکی می‌شود. برای جبران این اخلال‌ها باید از مجموعه‌ای از آینه‌ها، جداسازها، دوربینها و آشکارسازها استفاده کنیم.

در حال حاضر پژوهشگران این پروژه در حال مذاکره با همکاران خود در دانشگاه ملی استرالیا هستند تا شبکه ایستگاه‌های زمینی TeraNet را در نقاط دیگر استرالیا و نیوزیلند گسترش دهند.

در همین رابطه بخوانید:

– ماهواره های Direct to Cell به فضا پرتاب شد؛ اینترنت استارلینک برای گوشی های موبایل

– قابلیت ارتباطات ماهواره‌ای به این گوشی‌های سامسونگ می‌آید

نظر شما درباره ارتباطات ماهواره‌ای لیزری  چیست؟ فکر می‌کنید پژوهشگران می‌توانند مشکلات مربوط به ناپایداری ارتباطات اپتیکی را برطرف نمایند؟