رسم توضيحي لعرض توضيحي لترحيل اتصالات الليزر التابع لوكالة ناسا وهو يتواصل مع محطة الفضاء الدولية عبر روابط الليزر. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
ناساسيستخدم العرض التوضيحي لترحيل اتصالات الليزر (LCRD) أنظمة اتصالات الليزر لنقل البيانات من الفضاء إلى الأرض. فيما يلي ستة أشياء تحتاج لمعرفتها حول مهمة ناسا الثورية LCRD.
1. ستغير الاتصالات بالليزر كيفية حصول وكالة ناسا على المعلومات من وإلى الفضاء.
منذ فجر استكشاف الفضاء ، استخدمت وكالة ناسا أنظمة التردد اللاسلكي للتواصل مع رواد الفضاء والمركبات الفضائية. ومع ذلك ، مع قيام البعثات الفضائية بتوليد وجمع المزيد من البيانات ، تزداد الحاجة إلى قدرات اتصالات معززة. LCRD يستفيد من قوة اتصالات الليزر، التي تستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء بدلاً من موجات الراديو ، لتشفير المعلومات ونقلها من وإلى الأرض.
كل من موجات الراديو وموجات ضوء الأشعة تحت الحمراء بالليزر هي أشكال من الإشعاع الكهرومغناطيسي بأطوال موجية في نقاط مختلفة من الطيف. تقوم البعثات بترميز بياناتها العلمية على الإشارات الكهرومغناطيسية لإرسالها مرة أخرى إلى الأرض.
يختلف ضوء الأشعة تحت الحمراء المستخدم في اتصالات الليزر عن موجات الراديو لأنه يحدث بتردد أعلى بكثير ، مما يسمح للمهندسين بتعبئة المزيد من البيانات في كل إرسال. ينتج عن المزيد من البيانات المزيد من المعلومات والاكتشافات حول الفضاء في وقت واحد.
باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء ، سيرسل LCRD البيانات إلى الأرض من مدار متزامن مع الأرض بسرعة 1.2 جيجابت في الثانية (جيجابت في الثانية). بهذه السرعة والمسافة ، يمكنك تنزيل فيلم في أقل من دقيقة.
https://www.youtube.com/watch؟v=mubhnRO-JeE
ستطير LCRD كحمولة مستضافة على متن مركبة فضائية تابعة لوزارة الدفاع كجزء من مهمة برنامج اختبار الفضاء (STP-3). ستواصل LCRD استكشاف ناسا لاتصالات الليزر لدعم البعثات المستقبلية إلى القمر وما بعده. الائتمان: ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء
2. ستتيح الاتصالات الليزرية للمركبة الفضائية إرسال المزيد من البيانات إلى الوطن في وصلة هابطة واحدة.
إذا كنت على قيد الحياة في أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات ، فستتذكر سرعات الاتصال الهاتفي للإنترنت الأرضي – بطيئة ومؤلمة. تشبه إضافة اتصالات الليزر إلى المركبات الفضائية استخدام البشرية للإنترنت عالي السرعة بتقنيات مثل شبكات الألياف البصرية: ثورة.
موجات الراديو مقابل الموجات الضوئية. الائتمان: ناسا
تسمح اتصالات الإنترنت المنزلية لدينا هذه الأيام بمقاطع فيديو وعروض ومحتوى عالي الدقة بالوصول إلى شاشاتنا على الفور تقريبًا. ويرجع ذلك جزئيًا إلى توصيلات الألياف الضوئية التي ترسل ضوء الليزر المعبأ بكثافة بالبيانات عبر الكابلات البلاستيكية أو الزجاجية ، مما يخلق تجربة مستخدم أسرع.
يتم تطبيق نفس المفهوم – باستثناء الكابلات الليفية – على اتصالات الليزر الفضائية ، والتي تسمح للمركبات الفضائية بإرسال صور ومقاطع فيديو عالية الدقة عبر روابط الليزر.
مع وجود اتصالات الليزر ، يمكن للمركبة الفضائية إرسال المزيد من البيانات مرة واحدة في عملية تنزيل واحدة. تستفيد وكالة ناسا وصناعة الطيران من هذه التطورات الجديدة وخلق المزيد من المهام التي تستخدم الليزر لاستكمال أقمار الترددات الراديوية.
3. تحتوي الحمولة على وحدتين بصريتين أو تلسكوبات ، لاستقبال وإرسال إشارات الليزر.
LCRD هو قمر صناعي مرحل به العديد من المكونات الحساسة للغاية التي توفر اتصالات متزايدة. كمرحل ، يزيل LCRD الحاجة إلى أن يكون لبعثات المستخدم خط رؤية مباشر للهوائيات على الأرض. يحتوي LCRD على محطتين بصريتين – أحدهما يستقبل البيانات من مركبة فضائية للمستخدم ، بينما يرسل الآخر البيانات إلى المحطات الأرضية على الأرض.
حمولة LCRD في غرفة الأبحاث في مركز جودارد لرحلات الفضاء. الائتمان: ناسا / ديف رايان
تقوم أجهزة مودم LCRD بترجمة البيانات الرقمية إلى إشارات ليزر ، والتي يتم إرسالها بعد ذلك عبر حزم ضوئية مشفرة ، غير مرئية للعين البشرية ، عن طريق الوحدات البصرية للترحيل. يمكن لـ LCRD إرسال واستقبال البيانات ، وإنشاء مسار مستمر لتدفق بيانات المهمة من وإلى الفضاء. معًا ، تجعل هذه الإمكانات أول مرحل ضوئي ثنائي الاتجاه من طرف إلى طرف LCRD NASA.
هذه ليست سوى بعض المكونات التي تشكل حمولة LCRD ، والتي تمثل مجتمعة حجم مرتبة كبيرة.
4. يعتمد LCRD على محطتين أرضيتين في كاليفورنيا وهاواي.
بمجرد تلقي LCRD للمعلومات وترميزها ، ترسل الحمولة البيانات إلى المحطات الأرضية على الأرض التي تم تجهيز كل منها بالتلسكوبات لتلقي الضوء وأجهزة المودم لترجمة الضوء المشفر مرة أخرى إلى بيانات رقمية.
LCRD’s المحطات الأرضية تُعرف باسم المحطات الأرضية الضوئية (OGS) -1 و -2 ، وتقع في جبل تيبل في جنوب كاليفورنيا، و على بركان هاليكالا في ماوي ، هاواي.
بينما يمكن أن توفر اتصالات الليزر معدلات نقل بيانات متزايدة ، يمكن أن تتداخل الاضطرابات الجوية – مثل السحب والاضطرابات – مع إشارات الليزر أثناء انتقالها عبر الغلاف الجوي للأرض.
تم اختيار مواقع OGS-1 و OSG-2 لظروف الطقس الصافية والمواقع البعيدة والمرتفعة. تحدث معظم الأحوال الجوية في تلك المناطق أسفل قمة الجبال ، مما يترك سماء صافية نسبيًا مثالية للاتصالات بالليزر.
5. يسمح LCRD للحكومة والأوساط الأكاديمية والشركاء التجاريين باختبار قدرات الليزر من مدار متزامن مع الأرض.
سيثبت LCRD جدوى أنظمة الاتصالات بالليزر من مدار متزامن مع الأرض – حوالي 22000 ميل فوق سطح الأرض.
قبل دعم البعثات الأخرى ، سيقضي LCRD عامين في إجراء الاختبارات و التجارب. خلال هذا الوقت ، سيعمل OGS-1 و OGS-2 كـ “مهام” ، حيث يرسلان البيانات من إحدى المحطات إلى LCRD ثم إلى الأخرى.
LCRD ينقل البيانات من المحطة الفضائية إلى الأرض. الائتمان: ناسا / ديف رايان
سيختبر LCRD وظائف الليزر بتجارب من وكالة ناسا والوكالات الحكومية الأخرى والأوساط الأكاديمية والشركات التجارية. تتضمن بعض هذه التجارب دراسة الاضطرابات الجوية على إشارات الليزر وإثبات عمليات خدمة الترحيل الموثوقة.
ستسمح هذه الاختبارات لمجتمع الفضاء بالتعلم من LCRD وزيادة تحسين التكنولوجيا من أجل التنفيذ المستقبلي. توفر وكالة ناسا هذه الفرص لتنمية مجموعة المعرفة المحيطة باتصالات الليزر وتعزيز استخدامها التشغيلي.
بعد مرحلته التجريبية ، سيدعم LCRD المهام في الفضاء ، بما في ذلك المحطة الضوئية التي سيتم تثبيتها على محطة الفضاء الدولية. ستجمع هذه المحطة البيانات من التجارب العلمية على متنها ثم ترسل المعلومات إلى LCRD ليتم نقلها إلى الأرض.
6. LCRD هي واحدة من العديد من مهام الليزر المثيرة والقادمة.
LCRD هو أول نظام مرحل لاتصالات الليزر تابع لناسا. ومع ذلك ، هناك بعثات كثيرة قيد التطوير من شأنه إثبات واختبار قدرات اتصالات الليزر الإضافية.
مهام اتصالات الليزر لوكالة ناسا. الائتمان: ناسا / ديف رايان
- ال نظام الاتصالات البصرية Orion Artemis II (O2O) ستتيح محطة (O2O) تغذية فيديو فائقة الدقة عبر ضوء الأشعة تحت الحمراء بين الأرض ورواد فضاء Artemis II الذين يسافرون حول القمر.
- في عام 2026 ، أ روح ستصل المهمة إلى وجهتها – كويكب يبعد أكثر من 150 مليون ميل عن الأرض. سوف تحمل نفسية اتصالات الفضاء العميق (DSOC) لاختبار اتصالات الليزر ضد التحديات المميزة التي يقدمها استكشاف الفضاء السحيق.
ستساعد كل هذه المهام مجتمع الفضاء الجوي على توحيد اتصالات الليزر للتنفيذ في المهام المستقبلية. مع إضاءة الليزر للطريق ، يمكن لوكالة ناسا جمع المزيد من المعلومات من الفضاء أكثر من أي وقت مضى.
LCRD هي حمولة ناسا على متن القمر الصناعي لبرنامج اختبار الفضاء 6 (STPSat-6) التابع لوزارة الدفاع. ستطلق STPSat-6 ، وهي جزء من مهمة برنامج اختبار الفضاء 3 (STP-3) ، على صاروخ United Launch Alliance Atlas V 551 من محطة كيب كانافيرال للقوة الفضائية في فلوريدا. يتم تشغيل STP بواسطة قيادة أنظمة الفضاء التابعة لقوة الفضاء الأمريكية.
يقود جودارد LCRD وبالشراكة مع مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا و مع مختبر لينكولن. يتم تمويل LCRD من خلال برنامج البعثات الإيضاحية للتكنولوجيا التابع لناسا ، وهو جزء من مديرية مهام تكنولوجيا الفضاء ، وبرنامج الاتصالات والملاحة الفضائية (SCaN) في مقر ناسا.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
