เหมือนกับการเปลี่ยนจากการเชื่อมต่อผ่านสายโทรศัพท์เป็นอินเทอร์เน็ตความเร็วสูง โดย TATYANA WOODALL | เผยแพร่ 8 ธ.ค. 2564 16:00 น
ช่องว่าง
ศาสตร์
เทคโนโลยี
ยานอวกาศ LCRD ยิงเลเซอร์สีแดงในแบบของศิลปิน
Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) เป็นภารกิจล่าสุดของ NASA ในการทำให้การส่งข้อมูลจากอวกาศเร็วขึ้น ปลอดภัยขึ้น และประหยัดพลังงานมากขึ้น ศูนย์การบินอวกาศ Goddard ของ NASA Conceptual Image Lab
การสื่อสารในอวกาศอาจเป็นเรื่องยาก
แต่ในช่วงเช้าของวันที่ 7 ธันวาคมNASA ได้เปิดตัว Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) ซึ่งมีแผนจะปรับปรุงการสื่อสารแบบ space-to-ground ด้วยแนวคิด sci-fi ที่เป็นที่นิยม: เลเซอร์ที่มองไม่เห็น
LCRD ใช้เทคโนโลยีจากLunar Laser Communications Demonstration ประจำปี 2556 ของ NASAโดยจะส่งข้อมูลไปยัง Earth ที่ 1.2 กิกะบิตต่อวินาที ประมาณสองเท่าของอัตราการถ่ายทอดของรุ่นก่อน เร็วพอที่จะดาวน์โหลดภาพยนตร์ Denis Villeneuve ทั้งเรื่องในเวลาไม่ถึงนาที
Glenn Jackson ผู้จัดการโครงการ LCRD payload กล่าวว่าการสาธิตสามารถช่วยเครือข่ายอินเทอร์เน็ตรอบดวงจันทร์และแม้แต่ดาวอังคาร ในสักวันหนึ่ง “ปัจจุบันเราใช้คลื่นความถี่วิทยุเพื่อย้ายข้อมูลและวิดีโอไปยัง Earth” Jackson กล่าว “การสื่อสารด้วยเลเซอร์ช่วยเพิ่มแบนด์วิดธ์นั้นและช่วยให้เราได้รับข้อมูลเพิ่มเติมจากนักบินอวกาศและภารกิจวิทยาศาสตร์สู่โลก”
เลเซอร์คอมทำงานอย่างไร?
การสื่อสารด้วยเลเซอร์ หรือที่เรียกว่าการสื่อสารด้วยแสง ใช้แสงในการส่งข้อมูล เทคโนโลยีนี้มีอยู่แล้วบนโลกในชีวิตประจำวัน เช่น รีโมททีวีและโคมไฟให้ความร้อน แต่โดยทั่วไปจะใช้ในระดับที่เล็กกว่าที่ NASA วางแผนจะสร้างขณะสำรวจระบบสุริยะ
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักบินอวกาศและวิศวกรพึ่งพาคลื่นวิทยุหรือความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวในการส่งข้อความไปมาระหว่างยานอวกาศกับโลก แต่เนื่องจากสัญญาณวิทยุเดินทางด้วยความเร็วแสง เหมือนกับแสง มันจึงกระจายออกไปในระยะทางที่ไกลมาก
การแพร่กระจายนี้อาจทำให้เกิดความล่าช้า
ในการส่งสัญญาณและอาจเป็นอันตรายต่อภารกิจหากนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถเข้าถึงยานอวกาศได้เร็วพอที่จะช่วยให้หลุดพ้นจากสถานการณ์ที่ยากลำบาก ตัวอย่างหนึ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดของความผิดพลาดในการสื่อสารเกิดขึ้นในปี 2020 เมื่อDeep Space Station 43ซึ่งเป็นเสาอากาศวิทยุเพียงแห่งเดียวในโลกที่สามารถสื่อสารกับยานโวเอเจอร์ 2 ซึ่งเป็นภารกิจด้านอวกาศที่ยาวที่สุดของ NASA ได้ถูกปิดเพื่อซ่อมบำรุง หน่วยงานสูญเสียความสามารถในการส่งคำสั่งไปยังยานอวกาศทหารผ่านศึกในทันที จนกระทั่งสามารถสถาปนาการติดต่ออีกครั้งได้เกือบหนึ่งปีต่อมา
[ที่เกี่ยวข้อง: 7 สิ่งประดิษฐ์ในนิยายวิทยาศาสตร์ที่กลายเป็นความจริง ]
เพื่อหลีกเลี่ยงภัยพิบัติประเภทนี้และเร่งการสื่อสารในอวกาศ การสาธิตล่าสุดของหน่วยงานมีแผนที่จะใช้เลเซอร์อินฟราเรดเพื่อส่งข้อมูลกลับลงมายังโลก ต่างจากคลื่นวิทยุตรงที่ เลเซอร์สร้างลำแสงที่แน่นมาก ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถเดินทางในระยะทางที่กว้างใหญ่ได้โดยไม่ได้รับผลกระทบจากการแพร่กระจาย ลำแสงเหล่านี้มองไม่เห็นเช่นกัน เว้นแต่จะถูกยิงเข้าตาโดยตรง เพราะในอวกาศ ไม่มีอะไรให้กระเด็นออกมา
ด้วยการใช้ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าคลื่นวิทยุ การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ส่งข้อมูลได้มากกว่าระบบวิทยุทั่วไปถึง 10 ถึง 100 เท่าในปัจจุบัน แต่มันทำงานอย่างไร?
LCRD ออนบอร์ดมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงอันทรงพลังที่ช่วยควบคุมประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับโมดูลออปติคัลหรือกล้องโทรทรรศน์สองตัว ซึ่งแต่ละอันมีจุดประสงค์ของตัวเอง กล้องโทรทรรศน์ตัวหนึ่งรับข้อมูลจากยานอวกาศของผู้ใช้ ในขณะที่อีกตัวส่งข้อมูลกลับสู่พื้นดิน ตามข้อมูลของ NASA แม้ว่าระบบวิทยุบนยานอวกาศปัจจุบันจะใช้เวลาประมาณ 9 สัปดาห์ในการส่งแผนที่ดาวอังคารที่สมบูรณ์ แต่เทคโนโลยีเลเซอร์สามารถลดเวลาดังกล่าวให้เหลือเพียงเก้าวัน
การปล่อยจรวด LCRD ของ NASA ที่ Cape Canaveral รัฐฟลอริดา
จรวด United Launch Alliance Atlas V เปิดตัวพร้อมกับภารกิจ Space Test Program 3 (STP-3) ของกระทรวงกลาโหมจาก Space Launch Complex 41 ที่ Cape Canaveral Space Force Station ในวันอังคารที่ 7 ธันวาคม 2564 โครงการทดสอบอวกาศของภารกิจดาวเทียม- ยานอวกาศ 6 (STPSat-6) เป็นเจ้าภาพจัดงาน Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) ของ NASA และ Pathfinder ของห้องปฏิบัติการวิจัย Naval ของ NASA-US Joel Kowsky / NASA
ภารกิจของ LCRD คืออะไร?
หลังจากการออกเดินทางครั้งแรกจาก Cape Canaveral ได้ล่าช้าหลายครั้งเนื่องจากน้ำมันก๊าดรั่วในระบบจัดเก็บเชื้อเพลิง สัปดาห์นี้ LCRD ได้รับไฟเขียวให้เปิดตัวเป็นหนึ่งในสอง payloads ในโครงการทดสอบอวกาศของ United States Space Force – ดาวเทียม 6 ภารกิจ จรวด Atlas V สามารถเห็นได้เพียงสองนาทีหลังจากการยกตัว เนื่องจากมันได้รับความเร็วเพียงพอ (สูงกว่า 2,200 ไมล์ต่อชั่วโมง) เพื่อออกจากชั้นบรรยากาศของโลก
ปัจจุบัน LCRD อยู่ในวงโคจร geosynchronous มากกว่า 22,000 ไมล์เหนือพื้นโลก (ประมาณหนึ่งในสิบของทางไปดวงจันทร์) ซึ่งจะใช้เวลาสองปีในการทดสอบและทดลองก่อนที่จะเริ่มสนับสนุนภารกิจวิทยาศาสตร์ มันจะเริ่มเปิดใช้งานในเดือนมกราคม และนักวิทยาศาสตร์ของ NASA ควรจะสามารถทำการทดลองกับมันได้ภายในเดือนมีนาคม
สำหรับรีเลย์ออปติคัลแบบ end-to-end ตัวแรกของหน่วยงาน ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกจะส่งสัญญาณข้อมูลไปยังสถานีภาคพื้นดินสองแห่งในแคลิฟอร์เนียและฮาวาย แต่เลเซอร์ไม่สามารถอยู่ยงคงกระพันได้อย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกับที่เมฆบังดวงอาทิตย์ พวกมันยังสามารถรบกวนสัญญาณเลเซอร์ได้ ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องวางสถานีภาคพื้นดินของ NASA ในพื้นที่ระดับความสูงสูงและอากาศดีในอดีต หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน ในปี 2022 นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติจะเป็นคนแรกที่ใช้ LCRD ในการถ่ายโอนข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จากเครื่องมือต่างๆ ลงสู่พื้นโลก
ในระหว่างการเปิดตัว Kathy Lueders ผู้ดูแลระบบร่วมของคณะกรรมการภารกิจปฏิบัติการอวกาศของ NASA กล่าวว่าไม่เพียง แต่การสาธิตของ LCRD เป็นการก้าวกระโดดที่สำคัญสำหรับการสื่อสารจากอวกาศสู่พื้นเท่านั้น แต่เทคโนโลยีนี้จำเป็นสำหรับความสำเร็จของArtemis ซึ่งเป็นการทำซ้ำครั้งต่อไปของภารกิจที่มีลูกเรือของสหรัฐ .
