برتری لیزر بر ارتباطات رادیویی سنتی
استفاده از لیزرها در فضای عمیق، دادهها را با سرعتی بسیار بیشتر از سیستمهای رادیویی قدیمی منتقل میکند. علاوه بر سرعت، تجهیزات لیزری کوچکتر و فشردهتر هستند که این موضوع برای فضاپیماها با محدودیت وزن و حجم، یک مزیت استراتژیک محسوب میشود.
مهندسان چینی موفق شدند سیستمی را توسعه دهند که پهنای باند ارتباطی را به شکل زیر تنظیم کند:
- سرعت انتقال از زمین به ماه: ۱ مگابیت در ثانیه
- سرعت انتقال از ماه به زمین: ۱۰۰ مگابیت در ثانیه
این ظرفیت برای انتقال بلادرنگ تصاویر با کیفیت، ویدیوها و حجم گسترده دادههای علمی کافی است و نیاز به انتظار طولانی برای دریافت اطلاعات از ماه را از بین میبرد.
چالش «نخ کردن سوزن» در فاصله ۴۰۰ هزار کیلومتری
هدایت دقیق یک پرتو نور در فاصله ۴۰۰ هزار کیلومتری ماه، یکی از دشوارترین بخشهای این پروژه است. کوچکترین لرزش فضاپیما یا تغییرات در چگالی جو زمین میتواند باعث شود پرتو لیزر کیلومترها از ایستگاه گیرنده زمینی منحرف شود.
یانگ لی، محقق این پروژه، دشواری این عملیات را به «نخ کردن سوزنی از فاصله هزار کیلومتری» تشبیه میکند. برای حل این معما، تیم فنی یک سیستم هدایت هوشمند طراحی کردند. این سیستم با تحلیل لحظهای تأخیرهای مداری و متغیرهای جوی، مسیر پرتو را اصلاح میکند تا ارتباطی پایدار و دقیق میان دو نقطه برقرار شود.
مبارزه با نویزهای نوری و سیگنالهای ضعیف
سیگنال لیزر پس از طی مسافت طولانی تا زمین، به شدت تضعیف میشود و در نهایت به صورت فوتونهای منفرد و نادر به گیرندهها میرسد. در این شرایط، تلسکوپهای زمینی با تداخل شدید نور ستارگان، مهتاب و حتی آلودگی نوری شهرهای بزرگ مواجه هستند.
فیزیکدانان چینی برای تفکیک این سیگنالهای ضعیف از محیط پرسر و صدای نوری، از فناوریهای پیشرفتهای بهره بردند. آنها آشکارسازهای تکفوتونی ابررسانا را در کنار الگوریتمهای پردازشی به کار گرفتند تا بتوانند پالسهای مورد نظر را از میان نویزهای محیطی شناسایی و استخراج کنند.
