چین رکورد انتقال داده با لیزر را شکست!

تینا مزدکی_این سیگنال مسافتی حدود ۳۶،۷۰۵ کیلومتر (معادل ۲۲،۸۰۰ مایل) را پیموده است؛ فاصله‌ای که مربوط به ماهواره‌های زمین‌آهنگ (Geostationary) است. نکته کلیدی این موفقیت، نه فقط سرعت بالا، بلکه غلبه بر تلاطم‌های جوی است که پیش از این بزرگترین مانع در مسیر پایداری لینک‌های لیزری فضایی محسوب می‌شد. در این آزمایش از یک فرستنده نوری با توان ۲ وات استفاده شد که تقریباً معادل مصرف انرژی یک لامپ LED کوچک است.

با این وجود، سرعت دانلود به یک گیگابیت بر ثانیه (۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه) رسید. پژوهشگران این توانایی را به جابه‌جایی یک فایل ویدئویی HD در عرض چند ثانیه تشبیه کرده‌اند. نکته حائز اهمیت این است که این لینک با کمترین توان مصرفی ممکن در ماهواره، به سرعتی در کلاس گیگابیت دست یافته است.

اتمسفر؛ دشمن اصلی ارتباطات نوری

در فضا، نور به شکلی تمیز حرکت می‌کند و پرتو ارسالی از ماهواره کاملاً متمرکز است. اما چالش اصلی در بخش پایانی سفر آغاز می‌شود؛ یعنی زمانی که لیزر وارد لایه‌های پایینی اتمسفر زمین شده و با لایه‌های هوای متحرک با دما و چگالی متفاوت برخورد می‌کند. این لایه‌های متغیر باعث شکست و انحراف نور شده و سیگنال را دچار لرزش و محوشدگی می‌کنند. علاوه بر تلاطم، لینک‌های لیزری به ابرهای ضخیم، مه و باران شدید نیز حساس هستند.

ایستگاه زمینی؛ چشمانی هوشمند برای شکار لیزر

دریافت این سیگنال بر عهده یک دیش معمولی نبود. گیرنده این سیستم در رصدخانه «لیجیانگ» در یون‌نان، حول یک تلسکوپ ۱.۸ متری ساخته شده است تا بتواند بیشترین مقدار ممکن از نور ضعیف لیزر را پس از طی مسافت طولانی جمع‌آوری کند. بر روی این تلسکوپ، یک واحد «اپتیک تطبیقی» با ۳۵۷ محرک کوچک نصب شده که می‌تواند شکل آینه را به طور مداوم تغییر دهد. این سیستم مانند یک «عینک هوشمند» عمل می‌کند که به صورت لحظه‌ای خود را با وضعیت تلاطم هوای بالای رصدخانه وفق می‌دهد تا تصویر پرتو را شفاف نگه دارد.

تبدیل پرتو لرزان به داده‌های کاربردی

اپتیک تطبیقی همیشه نمی‌تواند پرتو را کامل کند، به‌ویژه زمانی که تلاطم جوی شدید است. اینجاست که تکنولوژی «دریافت تنوع حالتی» (Mode Diversity Reception) وارد عمل می‌شود. گیرنده به جای شرط‌بندی روی یک شکل پرتو ایده‌آل، می‌پذیرد که پرتو ممکن است به صورت ترکیبی آشفته به زمین برسد. دستگاهی به نام «تبدیل‌کننده نور چندصفحه‌ای»، نور را به هشت کانال تقسیم کرده و سپس سیستم، سه کانال برتر در آن لحظه را انتخاب و برای رمزگشایی با هم ترکیب می‌کند. این روش سهم داده‌های پاک و قابل استفاده را از ۷۲ درصد به ۹۱.۱ درصد افزایش داده است.

محققان اعلام کردند که سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه حدود ۵ برابر بیشتر از توان عملیاتی معمول استارلینک است. البته استارلینک از هزاران ماهواره در مدار پایین (LEO) برای اینترنت مصرف‌کننده استفاده می‌کند، در حالی که لینک لیزری مدار بالا، بیشتر شبیه به یک لوله انتقال داده نقطه‌به‌نقطه بین یک ماهواره و یک هاب اصلی زمینی است. این سیستم برای کارهای زیرساختی (Backbone) طراحی شده است؛ مثلاً اتصال ماهواره‌های مدار بالا به مراکز زمینی برای توزیع اطلاعات در شبکه‌های فیبر نوری یا ماموریت‌های علمی که حجم عظیمی از داده تولید می‌کنند.

لینک‌های لیزری با وجود ظرفیت بالا، نیازمند نشانه‌روی بسیار دقیق و تجهیزات زمینی گران‌قیمت هستند. همچنین وضعیت آب‌وهوا بزرگترین متغیر پیش‌روست؛ یک ایستگاه زمینی ممکن است توسط ابرها یا غبار کور شود، بنابراین هر شبکه واقعی در آینده به چندین ایستگاه در نقاط مختلف نیاز دارد تا در صورت ابری بودن یک منطقه، مسیر ارتباطی را تغییر دهد. ناسا و آژانس فضایی اروپا نیز در حال آزمایش ایده‌های مشابهی هستند و پرسش بعدی برای همه این تلاش‌ها، پایداری لینک در شرایط جوی نامساعد است.

منبع: ecoticias

۲۲۷۳۲۳