เมื่อเร็วๆ นี้ ยานสำรวจ US Spirit เสร็จสิ้นการทดสอบการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศห้วงอวกาศโดยมีสิ่งอำนวยความสะดวกภาคพื้นดินห่างออกไป 16 ล้านกิโลเมตร ถือเป็นสถิติใหม่ของระยะทางในการสื่อสารด้วยแสงในอวกาศ แล้วมีข้อดีอะไรบ้าง.การสื่อสารด้วยเลเซอร์- ตามหลักการทางเทคนิคและข้อกำหนดของภารกิจ จะต้องเอาชนะความยากลำบากอะไรบ้าง โอกาสของการประยุกต์ใช้ในด้านการสำรวจอวกาศลึกในอนาคตคืออะไร?
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีไม่กลัวความท้าทาย
การสำรวจอวกาศห้วงอวกาศถือเป็นงานที่ท้าทายอย่างยิ่งในระหว่างที่นักวิจัยอวกาศสำรวจจักรวาล โพรบจำเป็นต้องข้ามอวกาศระหว่างดวงดาวอันห่างไกล เอาชนะสภาพแวดล้อมสุดขั้วและสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย รับและส่งข้อมูลอันมีค่า และเทคโนโลยีการสื่อสารก็มีบทบาทสำคัญ
แผนผังของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในห้วงอวกาศการทดลองระหว่างยานสำรวจดาวเทียม Spirit กับหอดูดาวภาคพื้นดิน
เมื่อวันที่ 13 ตุลาคม ยานสำรวจวิญญาณได้เริ่มต้นขึ้น เพื่อเริ่มต้นการเดินทางสำรวจซึ่งจะใช้เวลาอย่างน้อยแปดปี ในช่วงเริ่มต้นของภารกิจ บริษัทได้ทำงานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์เฮลที่หอดูดาวพาโลมาร์ ในสหรัฐอเมริกา เพื่อทดสอบเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในห้วงอวกาศ โดยใช้การเข้ารหัสเลเซอร์อินฟราเรดใกล้เพื่อสื่อสารข้อมูลกับทีมงานบนโลก ด้วยเหตุนี้ เครื่องตรวจจับและอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์จึงต้องเอาชนะความยากลำบากอย่างน้อยสี่ประเภท ตามลำดับ ระยะทางที่ห่างไกล การลดทอนสัญญาณและการรบกวน การจำกัดแบนด์วิธและความล่าช้า การจำกัดพลังงาน และปัญหาการกระจายความร้อน สมควรได้รับความสนใจตามลำดับ นักวิจัยคาดหวังและเตรียมพร้อมสำหรับความยากลำบากเหล่านี้มานานแล้ว และได้เจาะลึกเทคโนโลยีสำคัญๆ มากมาย โดยวางรากฐานที่ดีสำหรับ Spirit Probe เพื่อทำการทดลองการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในห้วงอวกาศ
ประการแรก เครื่องตรวจจับ Spirit ใช้เทคโนโลยีการส่งข้อมูลความเร็วสูง โดยเลือกลำแสงเลเซอร์เป็นสื่อในการส่งสัญญาณ พร้อมด้วยเลเซอร์กำลังสูงเครื่องส่งสัญญาณโดยใช้ข้อดีของการส่งผ่านเลเซอร์อัตราและความเสถียรสูงพยายามสร้างการเชื่อมโยงการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมห้วงอวกาศ
ประการที่สอง เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความเสถียรของการสื่อสาร เครื่องตรวจจับ Spirit ใช้เทคโนโลยีการเข้ารหัสที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถบรรลุอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นภายในแบนด์วิธที่จำกัดโดยการปรับการเข้ารหัสข้อมูลให้เหมาะสม ในขณะเดียวกันก็สามารถลดอัตราข้อผิดพลาดบิตและปรับปรุงความแม่นยำในการส่งข้อมูลโดยใช้เทคโนโลยีการเข้ารหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดแบบส่งต่อ
ประการที่สาม ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีการตั้งเวลาและการควบคุมอัจฉริยะ โพรบจึงตระหนักถึงการใช้ทรัพยากรการสื่อสารให้เกิดประโยชน์สูงสุด เทคโนโลยีนี้สามารถปรับโปรโตคอลการสื่อสารและอัตราการส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดของงานและสภาพแวดล้อมในการสื่อสาร จึงรับประกันผลลัพธ์การสื่อสารที่ดีที่สุดภายใต้สภาวะพลังงานที่จำกัด
สุดท้ายนี้ เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับสัญญาณ Spirit Probe จึงใช้เทคโนโลยีการรับหลายลำแสง เทคโนโลยีนี้ใช้เสาอากาศรับสัญญาณหลายเสาเพื่อสร้างอาเรย์ ซึ่งสามารถเพิ่มความไวในการรับและความเสถียรของสัญญาณ จากนั้นจึงรักษาการเชื่อมต่อการสื่อสารที่เสถียรในสภาพแวดล้อมห้วงอวกาศที่ซับซ้อน
ข้อดีชัดเจนซ่อนอยู่ในความลับ
โลกภายนอกนั้นหาได้ไม่ยากว่าเลเซอร์เป็นองค์ประกอบหลักของการทดสอบการสื่อสารในห้วงอวกาศของ Spirit Probe ดังนั้นเลเซอร์มีข้อดีเฉพาะอะไรบ้างที่จะช่วยให้การสื่อสารในห้วงอวกาศก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญ ความลึกลับคืออะไร?
ในแง่หนึ่ง ความต้องการข้อมูลขนาดใหญ่ ภาพและวิดีโอความละเอียดสูงที่เพิ่มขึ้นสำหรับภารกิจสำรวจอวกาศลึกนั้น จำเป็นต้องอาศัยอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นสำหรับการสื่อสารในห้วงอวกาศ เมื่อต้องเผชิญกับระยะการส่งสัญญาณสื่อสารที่มักจะ “เริ่มต้น” เป็นระยะทางหลายสิบล้านกิโลเมตร คลื่นวิทยุจึงค่อยๆ “ไร้พลัง”
ในขณะที่การสื่อสารด้วยเลเซอร์เข้ารหัสข้อมูลบนโฟตอน เมื่อเปรียบเทียบกับคลื่นวิทยุ คลื่นแสงอินฟราเรดใกล้จะมีความยาวคลื่นที่แคบกว่าและมีความถี่สูงกว่า ทำให้สามารถสร้าง "ทางหลวง" ข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและราบรื่นยิ่งขึ้น จุดนี้ได้รับการตรวจสอบเบื้องต้นในการทดลองในวงโคจรโลกต่ำช่วงแรกๆ หลังจากใช้มาตรการปรับตัวที่เกี่ยวข้องและเอาชนะการรบกวนในชั้นบรรยากาศ อัตราการถ่ายโอนข้อมูลของระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์เคยสูงกว่าวิธีการสื่อสารก่อนหน้านี้เกือบ 100 เท่า
เวลาโพสต์: 26 ก.พ. 2024