قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
حققت تجربة مبتكرة تحلق على متن مهمة Psyche التابعة لناسا أول إنجاز رئيسي لها من خلال التنفيذ الناجح لأبعد عرض للاتصالات الليزرية. يمكن أن يساعد العرض التكنولوجي يومًا ما بعثات ناسا على التعمق في الفضاء والكشف عن المزيد من الاكتشافات حول أصل الكون.
أُطلق مسبار Psyche في منتصف أكتوبر، وهو في طريقه حاليًا لالتقاط أول نظرة بشرية لكويكب معدني يقع بين مداري المريخ والمشتري. وستقضي المركبة الفضائية السنوات الست المقبلة في السفر لمسافة حوالي 2.2 مليار ميل (3.6 مليار كيلومتر) للوصول إلى اسمها، الواقع في الجزء الخارجي من حزام الكويكبات الرئيسي.
على طول الرحلة، يوجد عرض لتكنولوجيا الاتصالات الضوئية في الفضاء العميق، أو DSOC، الذي ينفذ مهمة خاصة به خلال أول عامين من الرحلة.
تم تصميم العرض التكنولوجي ليكون التجربة الأبعد لوكالة الفضاء الأمريكية لاتصالات الليزر ذات النطاق الترددي العالي، واختبار إرسال واستقبال البيانات من وإلى الأرض باستخدام ليزر غير مرئي قريب من الأشعة تحت الحمراء. يمكن لليزر إرسال بيانات بسرعة تتراوح بين 10 إلى 100 ضعف سرعة أنظمة الموجات الراديوية التقليدية التي تستخدمها ناسا في مهام أخرى. إذا نجحت هذه التجربة بالكامل خلال العامين المقبلين، فقد تكون الأساس المستقبلي للتكنولوجيا المستخدمة للتواصل مع البشر الذين يستكشفون المريخ.
وقد حققت DSOC مؤخرًا ما أطلق عليه المهندسون “الضوء الأول”، وهو الإنجاز المتمثل في إرسال واستقبال بياناتها الأولى بنجاح.
أطلقت التجربة ليزرًا مشفرًا ببيانات من ما هو أبعد من القمر لأول مرة. تم إرسال بيانات الاختبار من على بعد حوالي 10 ملايين ميل (16 مليون كيلومتر) ووصلت إلى تلسكوب هيل في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا.
كانت المسافة بين DSOC وHale حوالي 40 مرة أبعد من القمر عن الأرض.
“إن تحقيق الضوء الأول هو أحد المعالم الهامة العديدة لـ DSOC في الأشهر المقبلة، مما يمهد الطريق نحو اتصالات ذات معدل بيانات أعلى قادرة على إرسال معلومات علمية وصور عالية الوضوح وبث الفيديو لدعم القفزة العملاقة التالية للبشرية: إرسال البشر. وقالت ترودي كورتيس، مديرة العروض التكنولوجية في مديرية مهام تكنولوجيا الفضاء في وكالة ناسا، في بيان لها: “إلى المريخ”.
إرسال أشعة الليزر عبر الفضاء
حدث الضوء الأول، الذي حدث في 14 نوفمبر، عندما تلقت أداة إرسال واستقبال الليزر الخاصة بالطيران على Psyche منارة ليزر مرسلة من مختبر تلسكوب الاتصالات البصرية في مرفق Table Mountain التابع لمختبر الدفع النفاث التابع لناسا بالقرب من رايتوود، كاليفورنيا.
ساعدت المنارة الأولية التي استقبلها جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بـ Psyche الجهاز على توجيه الليزر لإرسال البيانات مرة أخرى إلى تلسكوب هيل، الذي يقع على بعد حوالي 100 ميل (160 كيلومترًا) جنوب جبل تيبل.
قالت ميرا سرينيفاسان، قائدة العمليات في DSOC في مختبر الدفع النفاث، الواقع في باسادينا، كاليفورنيا: “كان اختبار (14 نوفمبر) أول اختبار يدمج الأصول الأرضية وجهاز الإرسال والاستقبال للطيران بشكل كامل، مما يتطلب من فرق عمليات DSOC وPsyche العمل جنبًا إلى جنب”. بالوضع الحالي. “لقد كان تحديًا هائلًا، ولدينا الكثير من العمل للقيام به، ولكن لفترة قصيرة، تمكنا من إرسال بعض البيانات واستقبالها وفك تشفيرها.”
وهذه ليست المرة الأولى التي يتم فيها اختبار اتصالات الليزر في الفضاء. تم إجراء أول اختبار للاتصال بالليزر ثنائي الاتجاه في ديسمبر 2021 عندما تم إطلاق عرض ترحيل الاتصالات بالليزر التابع لناسا وذهب إلى المدار على بعد حوالي 22000 ميل (35406 كيلومترًا) من الأرض.
ومنذ ذلك الحين، أرسلت التجارب اتصالات بصرية من مدار أرضي منخفض إلى القمر. وستستخدم المركبة الفضائية Artemis II اتصالات الليزر لإعادة فيديو عالي الدقة لرحلة مأهولة حول القمر. لكن DSOC تمثل المرة الأولى التي يتم فيها إرسال اتصالات الليزر عبر الفضاء السحيق، الأمر الذي يتطلب هدفًا دقيقًا بشكل لا يصدق وتوجيهًا على بعد ملايين الأميال.
سيسمح الاختبار الأولي لقدرات العرض التكنولوجي للفريق بالعمل على تحسين الأنظمة المستخدمة في دقة توجيه الليزر. بمجرد قيام الفريق بتحديد هذا المربع، سيكون DSOC جاهزًا لإرسال واستقبال البيانات إلى تلسكوب هيل بينما تسافر المركبة الفضائية بعيدًا عن الأرض.
تحديات مستقبلية
في حين أن DSOC لن يرسل فعليًا البيانات العلمية التي جمعتها المركبة الفضائية Psyche لأنها تجربة، فسيتم استخدام الليزر لإرسال أجزاء من بيانات الاختبار المشفرة في فوتونات الليزر، أو جزيئات الضوء الكمومي.
يمكن لصفائف الكاشف الموجودة على الأرض التقاط الإشارة من Psyche واستخراج البيانات من الفوتونات. يمكن لهذا النوع من الاتصال البصري أن يغير الطريقة التي ترسل بها وكالة ناسا البيانات وتستقبلها من مهماتها عبر الفضاء السحيق.
وقال الدكتور جيسون ميتشل، مدير قسم تقنيات الاتصالات والملاحة المتقدمة في قسم الاتصالات والملاحة الفضائية التابع لناسا: “يعد الاتصال البصري نعمة للعلماء والباحثين الذين يريدون دائمًا المزيد من مهماتهم الفضائية، وسيمكنهم من استكشاف الإنسان للفضاء السحيق”. البرنامج، في بيان. “المزيد من البيانات يعني المزيد من الاكتشافات.”
بينما تستمر Psyche في رحلتها، تنتظرها المزيد من التحديات.
سيقوم فريق DSOC بمراقبة المدة التي تستغرقها رسائل الليزر للانتقال عبر الفضاء. أثناء الضوء الأول، استغرق الليزر 50 ثانية فقط للانتقال من Psyche إلى الأرض. وفي أبعد مسافة بين المركبة الفضائية والأرض، من المتوقع أن يستغرق الليزر 20 دقيقة للانتقال في اتجاه واحد. وخلال ذلك الوقت، ستستمر المركبة الفضائية في التحرك وستدور الأرض.
وفي الوقت نفسه، تواصل المركبة الفضائية Psyche الاستعداد لمهمتها الأساسية، حيث تعمل على تشغيل أنظمة الدفع واختبار الأدوات العلمية التي ستحتاجها لدراسة الكويكب عند وصولها في يوليو 2029. ويمكن للمهمة تحديد ما إذا كان الكويكب هو النواة المكشوفة لكوكب مبكر. لبنة بناء الكواكب من بداية النظام الشمسي.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com