რადიო სიხშირეზე დაფუძნებული ღრმა სივრცეში კომუნიკაციას აქვს შეზღუდვები დაბალი გამტარობისა და მონაცემთა გადაცემის მაღალი სიჩქარის მზარდი საჭიროების გამო. ლაზერულ ან ოპტიკურ სისტემას აქვს პოტენციალი დაარღვიოს კომუნიკაციის შეზღუდვები. NASA გამოსცადა ლაზერული კომუნიკაციები უკიდურეს დისტანციებზე და აჩვენა მაღალი გამტარუნარიანობის კომუნიკაციები ღრმად სივრცეში როდესაც მან დედამიწას გადასცა ულტრა მაღალი გარჩევადობის ვიდეო ლაზერის საშუალებით 32 მილიონი კმ დისტანციიდან, Psyche კოსმოსური ხომალდიდან, რომელიც ამჟამად ღრმად მოგზაურობს. სივრცეში მეტალებით მდიდარ ასტეროიდ Psyche-ს შორის, რომელიც მდებარეობს ასტეროიდთა სარტყელში ფორუმი და იუპიტერი. ეს იყო ოპტიკური კომუნიკაციების პირველი დემონსტრირება მთვარის მიღმა. Ღრმა ფართი ქსელის (DSN) ანტენამ ორივე მიიღო რადიო სიხშირე და ახლო ინფრაწითელი ლაზერული სიგნალები.
ღრმა სივრცეში კომუნიკაცია ძირითადად ხორციელდება რადიოსიხშირის გამოყენებით. თუმცა, რადიოსიხშირეზე დაფუძნებული სისტემა ვერ აკმაყოფილებს ამჟამინდელ და მომავალ საკომუნიკაციო საჭიროებებს სივრცეში სექტორი შეზღუდული გამტარობისა და მონაცემთა გადაცემის მაღალი სიჩქარის მზარდი მოთხოვნის გათვალისწინებით.
მეორეს მხრივ, ლაზერულ ან ოპტიკაზე დაფუძნებული კომუნიკაცია ბევრ უპირატესობას გვთავაზობს დიდი გამტარუნარიანობის, მონაცემთა მაღალი სიჩქარის ბმულების და დაბალი SWaP (ზომა, წონა და სიმძლავრე) ტერმინალების თვალსაზრისით. მას აქვს პოტენციალი გაზარდოს მონაცემთა სიხშირე 10-დან 100-ჯერ მეტი დახვეწილი რადიო სისტემების სიმძლავრეზე, რომელიც ამჟამად გამოიყენება, რითაც შეიძლება დაარღვიოს კომუნიკაციის შეზღუდვები. აქედან გამომდინარე, აუცილებელია ოპტიკური კომუნიკაციების წინსვლა მაღალი სიმძლავრის სიღრმეში სივრცეში კომუნიკაციები, რომლებსაც შეუძლიათ დააკმაყოფილონ მომავალი ინტერპლანეტარული მონაცემთა გადაცემის საჭიროებები.
ღრმა ფართი ოპტიკური კომუნიკაციების (DSOC) ექსპერიმენტი არის Psyche კოსმოსური ხომალდის ტექნოლოგიის დემონსტრირება, რომელიც ამჟამად ღრმად მოგზაურობს. სივრცეში მეტალებით მდიდარი ასტეროიდი ფსიქიკა, რომელიც მდებარეობს ასტეროიდთა სარტყელში ფორუმი და იუპიტერი. 2023 წლის დეკემბერში მან აჩვენა მაღალი გამტარუნარიანობის კომუნიკაციები ღრმად სივრცეში როდესაც მან დედამიწას გადასცა ულტრა მაღალი გარჩევადობის ვიდეო ლაზერის საშუალებით 32 მილიონი კმ სიღრმის სივრციდან. ეს იყო ოპტიკური კომუნიკაციების პირველი დემონსტრირება მთვარის მიღმა.
Deep ფართი ქსელი (DSN) არის ობიექტების ქსელი, რომელიც მდებარეობს მსოფლიოს სხვადასხვა კუთხეში, რათა დაუკავშირდეს შორეულ კოსმოსურ ხომალდებს, რომლებიც იკვლევენ მზის სისტემას. ამ ქსელის ექსპერიმენტულმა ანტენამ მიიღო როგორც რადიო, ასევე ლაზერული სიგნალები, რომლებიც გამოსხივებული იყო ფსიქიკის კოსმოსური ხომალდიდან ღრმა სივრცეში. ეს ვარაუდობს, რომ DSN ანტენები, რომლებიც ამჟამად აკავშირებენ კოსმოსურ ხომალდებს რადიოსიგნალების საშუალებით, შეიძლება გადაკეთდეს ლაზერული კომუნიკაციებისთვის.
***
წყაროები:
- Karmous S., et al 2022. როგორ შეიძლება ოპტიკურმა კომუნიკაციებმა შექმნას ღრმა კოსმოსური კომუნიკაციების მომავალი? გამოკითხვა. წინასწარ დაბეჭდვა arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.04933
- რობინსონი BS, 2023 წ. ოპტიკური კომუნიკაციები კოსმოსური კვლევისა და მეცნიერებისთვის. ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაციების კონფერენცია 2023.
- NASA-ს ტექნიკური დემო პროგრამა ავრცელებს პირველ ვიდეოს ღრმა კოსმოსიდან ლაზერის საშუალებით. გამოქვეყნებულია 18 წლის 2023 დეკემბერს. ხელმისაწვდომია მისამართზე https://www.nasa.gov/directorates/stmd/tech-demo-missions-program/deep-space-optical-communications-dsoc/nasas-tech-demo-streams-first-video-from-deep-space-via-laser/
- NASA. სიახლე – NASA-ს ახალი ექსპერიმენტული ანტენა ღრმა სივრცის ლაზერს აკონტროლებს. გამოქვეყნებულია 08 წლის 2024 თებერვალს. ხელმისაწვდომია საიტზე https://www.nasa.gov/technology/space-comms/deep-space-network/nasas-new-experimental-antenna-tracks-deep-space-laser/
- ღრმა კოსმოსური ოპტიკური კომუნიკაციები (DSOC) https://www.nasa.gov/mission/deep-space-optical-communications-dsoc/
- მისია ფსიქიკა. https://science.nasa.gov/mission/psyche/
- NASA-ს ღრმა კოსმოსური ქსელი (DSN) https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsn
***
