تظاهرات رله ارتباطات لیزر (LCRD)

شکل 1: تصویر مأموریت راه اندازی ناسا برای تست ارتباطات فضای نوری با تظاهرات رله ارتباطات لیزر (LCRD) ارتباط بین ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) و کنترل ماموریت مبتنی بر زمین با استفاده از لیزر

چگونه LCRD کار می کند

LCRD مجهز به دو پایانه نوری است. یک ترمینال برای دریافت داده ها از یک وسیله نقلیه مبتنی بر فضایی طراحی شده است. داده ها سپس بر روی پرتوهای لیزر کدگذاری می شوند. ترمینال دوم داده های رمزگذاری شده را از LCRD به دانشمندان در ایستگاه های زمین انتقال می دهد.

یک تصویر ساده از ماموریت LCRD در شکل 1 نشان داده شده است. این مشابه با اشاره به اشاره گر لیزری در یک علامت روی دیوار است. اشاره گر دومین ترمینال در LCRD خواهد بود، و علامت روی دیوار، کنترل ماموریت مبتنی بر زمین خواهد بود.

LCRD یکی از ماهواره های وزارت دفاع ایالات متحده است. مدار ژئوسنیک LCRD بیش از 35،000 کیلومتر بالاتر از زمین است. لیزرهای IR با قدرت بالا برای رسیدن به انتقال از فضا به زمین توسعه داده شده است.

اولین آزمایشگاه مدار LCRD، ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) خواهد بود، جایی که فضانوردان زندگی می کنند و فعالیت های مختلف تحقیقاتی را انجام می دهند.

تست های اولیه قابلیت های ارتباطی نوری LCRD، اطلاعاتی را از دانشمندان به همکاران ISS به همکاران مبتنی بر زمین منتقل می کند. LCRD داده های نمونه ای مانند چشم انداز سطوح سیاره ای یا تصاویر ماهواره ای را به زمین منتقل می کند.

مزایای دیگر ارتباطات فضایی مبتنی بر لیزر

سیستم های ارتباطی مبتنی بر لیزر مزایای بیشتری نسبت به سیستم های مبتنی بر RF متعارف ارائه می دهند. به عنوان مثال، سیستم های مبتنی بر لیزر سبک تر از سیستم های RF سنتی هستند. وزن کمتر باعث می شود آنها برای راه اندازی کمتر هزینه کنند.

ابعاد سیستم لیزر نیز در مقایسه با تکنولوژی ارتباطات RF بسیار فشرده تر است. اندازه کوچکتر اجازه می دهد فضای بیشتری برای دیگر دستگاه های علمی و ابزارهای علمی.

فناوری ارتباطات نوری نیاز به قدرت کمتری دارد. نیازهای قدرت پایین تر فشار کمتری بر باتری ها و طول عمر عملیاتی را افزایش می دهد.

چشم انداز سیستم های ارتباطی فضای نوری

انتظار می رود ماموریت LCRD پایه دانش برای ارتباطات لیزر نوری را ایجاد کند. یک بار در مدار، LCRD دو سال انجام آزمایش های انجام شده توسط ناسا و محققان در صنعت و دانشگاه ها را صرف می کند.

نقص های عملیاتی در طول ماموریت آزمایش و اصلاح می شود. هنگامی که قابلیت های LCRD بیشتر ثابت شده است، ارتباطات لیزر را می توان بر روی ماموریت های فضایی بیشتری اجرا کرد و در نهایت تبدیل به حالت استاندارد برای انتقال داده شد.

تظاهرات رله ارتباطات لیزر (LCRD)

امواج رادیوفرکوسی برای برقراری ارتباط در مأموریت های فضایی، از جمله فرود ماه معروف در سال 1969 استفاده شده است.

LCRD از نور لیزر مادون قرمز (IR) برای انتقال داده ها استفاده خواهد کرد. امواج نور IR و امواج RF فرم های تابش الکترومغناطیسی هستند. طول موج هر دو امواج در بخش های مختلف طیف الکترومغناطیسی دروغ می گویند. داده ها بر روی این سیگنال های الکترومغناطیسی رمزگذاری شده و به دستورات مأموریت مبتنی بر زمین منتقل می شوند.

بخش IR از طیف الکترومغناطیسی در فرکانس بسیار بالاتر از امواج RF است. این تفاوت مهندسان را قادر می سازد تا اطلاعات بیشتری را به هر انتقال ذخیره کنند که به زمین ارسال می شود. داده های بیشتر به اطلاعات بیشتر منتقل می شود، منجر به تجزیه و تحلیل سریعتر داده های تحقیقاتی می شود.

انتظار می رود ارتباطات نوری پهنای باند انتقال داده را با 10 تا 100 برابر بیشتر از سیستم های RF افزایش دهد. LCRD قادر به ارسال اطلاعات به زمین در 1.2 گیگابیت در هر ثانیه (شکاف) است. برای ارجاع، ارتباطات لیزر تقریبا نه روز طول می کشد تا داده ها را از مریخ انتقال دهد، که در صورت انتقال با استفاده از امواج RF، نزدیک به 9 هفته نیاز دارد.

استفاده از لیزر برای ارتباطات فضایی

استفاده از لیزر برای ارتباطات فضایی

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

ناسا ماموریت را برای تست ارتباطات فضای نوری با تظاهرات رله ارتباطات لیزر (LCRD) راه اندازی کرده است.

اکتشافات فضایی یک صنعت تحقیقاتی پر رونق است. نهادهای تحقیقاتی در تحقیق در زمینه زیست شناسی، شیمی، میکرو گرانشی و بسیاری از مناطق دیگر در فضا سرمایه گذاری می شوند. پروازهای تجاری مسافرین به فضا نیز در مراحل محاکمه خود قرار دارند. با استفاده از فعالیت های نصب در پرواز فضا، نیاز به ارتقاء روش های ارتباطی بین ایستگاه های مبتنی بر زمین و صنایع دستی فضایی وجود دارد.

نزدیک به 3400 ماهواره فعال، زمین را می پوشند. این ماهواره ها برای کاربردهای مبتنی بر زمین مانند تلفن های همراه و ناوبری GPS استفاده می شود. ماهواره ها همچنین از فرکانس های رادیویی منحصر به فرد (RF) برای انتقال داده ها استفاده می کنند. در نتیجه، پهنای باند RF کمتر برای سایر ماموریت های فضایی وجود دارد.

ناسا یک سیستم ارتباطی فضای نوری به عنوان یک جایگزین برای روش های ارتباطی مبتنی بر RF سنتی ایجاد کرده است.

ارتباطات فضایی با لیزر

ناسا، تظاهرات رله ارتباطات لیزر (LCRD) را به فضا در ماه دسامبر 2021 راه اندازی کرد. LCRD اولین سیستم ارتباطی فضایی مبتنی بر لیزر ناسا است. هدف LCRD برای آزمایش ارتباطات نوری در فضا است.

از لحاظ تاریخی، ناسا از امواج RF برای برقراری ارتباط بین وسایل نقلیه فضایی و دستورات مأموریت مبتنی بر زمین استفاده کرده است. به عنوان مثال، زمانی که نیل آرمسترانگ برای اولین بار در ماه 1969 در ماه، کلمات معروف خود را از دست داد: "این یک گام کوچک برای انسان است. یک جهش غول پیکر برای بشر "با استفاده از امواج RF منتقل شد.