جاليليو - يرسل من المريخ بمعدل الليزر

سوف تقوم منشأة الليزر التي سيتم إطلاقها في عام 2009 بنقل المعلومات إلى الأرض بمعدل 30 ميغابت في الثانية. وسيكون معدل النقل العالي ممكنا بفضل استخدام إشعاع الليزر تحت الأحمر الذي يبلغ طوله 1.06 ميكرومتر، وهو طول موجي أصغر بكثير من الإشعاع الراديوي، وهو الإشعاع المستخدم حاليا لنقل المعلومات من المركبات الفضائية البعيدة.

يورام أوريد، مجلة جاليليو

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/marslaser0305.html

إن الصور المذهلة والغنية والواضحة التي نتلقاها كل يوم من المركبات الفضائية الموجودة على سطح الأجرام السماوية البعيدة أو بالقرب منها هي دليل على التقدم الكبير في التصوير الفوتوغرافي وتكنولوجيا الاتصالات الفضائية على مدى العقود الماضية. ومع ذلك، فإن العامل الذي يحد جدًا من قدرتنا على التعامل مع مشكلة إرسال هذه الصور إلى الأرض هو معدل نقل المعلومات عبر أجهزة إرسال المركبة الفضائية.
أعلى معدل وصلت إليه المركبة الفضائية حتى الآن في نقل البيانات هو 128 كيلوبت في الثانية، وهو ما يمثل معدل الإرسال الذي تنقله المركبة الفضائية Mars Odyssey. يتم جمع العديد من الصور بواسطة مركبات المريخ الفضائية باستخدام كاميراتها المتطورة، ولكن نظرًا لمعدل الإرسال المحدود، لا تتمكن جميعها تقريبًا من الوصول إلى الأرض.
ما قد يساعد في التعامل مع مشكلة معدل الإرسال هو جهاز ليزر سيتم إطلاقه نحو الكوكب الأحمر وينقل الصور منه أو من المناطق المحيطة به بمعدل أسرع بكثير. علاوة على ذلك، ستكون المنشأة أقل ضخامة من مرافق البث المقبولة حاليًا لبث الصور من المريخ وستستهلك أيضًا طاقة أقل. ومن المقرر أن ترسل ناسا المنشأة في عام 2009.
سترسل منشأة الليزر المعلومات بمعدل يصل إلى 30 ميغابت في الثانية، أي عشرات أضعاف أعلى معدل إرسال تم تسجيله حتى الآن. وسيكون معدل النقل العالي ممكنا بفضل استخدام إشعاع الليزر تحت الأحمر الذي يبلغ طوله 1.06 ميكرومتر، وهو طول موجي أصغر بكثير من الإشعاع الراديوي، وهو الإشعاع المستخدم حاليا لنقل المعلومات من المركبات الفضائية البعيدة.
سرعة كل الإشعاع الكهرومغناطيسي في الفضاء هي نفسها - حوالي 300,000 كيلومتر في الثانية. لذلك، من الممكن ضغط المزيد من المعلومات في وقت معين باستخدام الإشعاع ذي الطول الموجي الأصغر. وبما أن الطول الموجي لأشعة الليزر تحت الحمراء أصغر بكثير من طول موجة الإشعاع الراديوي، فإنه يتيح نقل المعلومات بمعدل أكبر.
تبدو فكرة جهاز الليزر بالأشعة تحت الحمراء واعدة، لكنها لا تخلو من السلبيات. أحدها أن السحب قد تحجب الإشعاع القادم منها إلى الأرض، في حين أن الإشعاع الراديوي يخترقها بسهولة. عيب آخر هو أن شعاع الليزر الذي يصل إلى الأرض سيكون أضيق بكثير من أشعة الراديو التي تنقل المعلومات القادمة من السفن الفضائية من أعماق الفضاء: عرض شعاع الراديو هذا عند وصوله إلى الأرض يكون عريضًا لدرجة أنه "يغطي" الكل.
ومن ناحية أخرى، فإن شعاع الليزر، بسبب تشتته المنخفض للغاية، سيصل إلى عرض عدة مئات من الكيلومترات، الأمر الذي سيتطلب الدقة في اتجاه الشعاع إلى نقطة استقباله على سطح الأرض من أجل استقباله. المعلومات التي يحملها معه. ولمعالجة هاتين المشكلتين، تعتزم وكالة ناسا استخدام عدة نقاط على سطح الأرض لاستقبال الشعاع.
وبهذه الطريقة، إذا كانت السماء فوق إحداها مغطاة بغيوم تمنع الحزمة من اختراقها، فسيكون من الممكن استقبال الحزمة عند نقطة استقبال بديلة، والتي ستظل ضمن نطاق الحزمة. كما سيتم حل مشكلة الحاجة إلى الدقة في استقبال الحزمة بهذه الطريقة لأنه إذا أخطأت الحزمة نقطة استقبال واحدة، فسيكون من الممكن استقبالها في نقطة استقبال أخرى.
سيتم نقل شعاع الليزر بالأشعة تحت الحمراء من مركبة فضائية في مدار حول المريخ وعندما يصل إلى الأرض ستكون قوته أقل بكثير من قوة أشعة الراديو التي تصل إلى الأرض من المركبات الفضائية الموجودة على المريخ أو في محيطه. للتعامل مع الطاقة المنخفضة المتوقعة للحزمة، تعمل وكالة ناسا على تطوير أجهزة كشف ستكون ذات حساسية أكبر من أجهزة الكشف المستخدمة حاليًا لاستقبال حزم الراديو الفضائية.
كما سيتم تجهيز المركبة الفضائية التي تحمل الليزر والتي ستهاجم المريخ بأجهزة إرسال لاسلكية تقليدية. ويجب الافتراض أن الليزر المخطط له ليس نهاية القصة في مجال معدل نقل البيانات من الفضاء السحيق. من المؤكد أن معدلات الإرسال المستقبلية باستخدام أجهزة إرسال ليزر أكثر تطوراً ستزداد.
خبير المركبات الفضائية - الجيل القادم
يدان مارس
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~92430827~~~8&SiteName=hayadan