امروزه سازمان‌های فضایی برای انتقال اطلاعات از فضا به زمین از ارتباطات رادیویی استفاده می‌کنند. که در این میان سازمان ناسا و شرکت اسپیس ایکس در حال حرکت به سمت استفاده از ارتباطات لیزری هستند. ایلان ماسک اعلام کرده است آخرین گروه از ماهواره‌های اینترنت استارلینک اسپیس ایکس، به ارتباطات لیزری مجهز هستند. در جدیدترین ماهواره‌های پرتاب شده استارلینک از فناوری لیزر استفاده می‌شود.
ارتباطات لیزری یکی از نوآوری‌های در حال ظهور
با این حال، ارتباط لیزری یک نوآوری در حال ظهور است که بخش فضایی و صنعت مخابرات زمین را به ارتفاعات جدیدی خواهد برد. این ارتباطات به این معنی است که نیازی به کابل‌های فیبر نوری نیست. و بر اساس پیشرفت‌های اخیر مخابراتی ساخته می‌شوند. این نوآوری‌ها در ارتباط با ماهواره‌ها کار می‌کنند و جریان داده‌ها را به زمین بهبود می‌بخشند. تا انسان‌ها بتوانند تله متری(ضبط و انتقال خودکار داده‌ها از منابع از راه دور یا غیر قابل دسترسی به یک سیستم IT در مکانی متفاوت برای نظارت و تجزیه و تحلیل است) بیشتری را منتقل کنند، که امکان کاوش عمیق‌تر در فضا را فراهم می‌کند.
راه اندازی ارتباطات لیزر
ارتباط های لیزری به عنوان سرعت نوری هم شناخته می‌شود. زیرا از سرعت نور برای ارسال اطلاعات استفاده می‌کند. در سال‌های اخیر، صنایع تجاری بر توسعه سیستم‌های لیزری فضا برای استفاده در مدار پایین زمین (LEO) متمرکز شده‌اند. شرکت‌ها در بخش NewSpace و مجاور آن در صورت فلکی ماهوارهای سرمایه گذاری کرده‌اند که از ارتباطات لیزری برای ارائه پوشش پهنای باند گسترده استفاده می‌کنند. صورت‌های فلکی تجاری به پیوندهای فرکانس رادیویی برای ارسال داده‌ها به زمین متکی هستند، فناوری جدید می‌تواند لیزرها را برای ارتباطات در فضا به زمین پیاده سازی کند. ناسا با کمک شرکت‌های خصوصی ثابت می‌کند که می‌تواند یک مبتکر بزرگ در فناوری لیزر باشد.
ارتباطات لیزری چگونه کار می‌کند؟
لیزرها به صورت دقیق‌تری به گیرنده‌ها هدایت می‌شوند، در حالی که امواج رادیویی به صورت همگانی پخش می‌شوند و داده‌ها در ریسک بالاتری برای شنود قرار می‌گیرند. عرضه و ایجاد تکنولوژی ارتباطات لیزری باعث کاهش سرعت پرتاب ماهوارهای استارلینک شده است. علاوه بر آن تولید ترمینال‌های لیرزی هزینه گران‌تری دارد. ایجاد این ارتباط های لیزری و ماهوارهای می‌تواند، سرعت ارتباطات را افزایش داده و میزان تاخیر در دسترسی به داده‌ها را پایین بیاورد. ارائه این تکنولوژی همانند گذر از کابل‌های مسی در شبکه‌های اینترنتی خانگی به کابل‌های فیبر نوری است. ایلان ماسک در توییتی درباره‌ی این فناوری جدید گفته: ارتباط لیزری در مدار می‌تواند به سبب سرعت بالاتر از نور در خلاء و فاصله کمتر نسبت به فیبرهای زیر دریا، تاخیر ناشی از فاصله‌های طولانی را تا 50 درصد کاهش دهد.
تجاری سازی فناوری ارتباط لیزری
ناسا از دهه‌ی 1980 مجموعه‌ای از ماهواره‌های ردیابی و رله‌ی داده را با استفاده از فرکانس‌های رادیویی برای برقراری ارتباط بین شاتل‌های فضایی، پایگاه کنترل ماموریت و ایستگاه فضایی پرتاب کرده است. و دیگر برنامه‌ای برای ساخت و پرتاب ماهواره‌های رله‌ی داده به صورت دولتی ندارد.
ناسا قصد دارد تا بسیاری از قابلیت‌های ارتباطی فضای نزدیک زمین را تجاری سازی کند و خدمات ارتباطی را از بخش خصوصی دریافت نماید. یونس گفته است که ما محیطی را دنبال می‌کنیم که کاربران بتوانند با ماهواره‌های خود در فضا فعال باشند. و از هر ارائه دهنده‌ای که در آنجا حضور دارد، پشتیبانی دریافت کنند.
سرعت ارتباطات لیزری
ارتباط لیزری به فضاپیما اجازه می‌دهد تا اطلاعات بیشتری مانند ویدیو 4K یا آنالیزهای علمی را با سرعت بیشتری به زمین ارسال کنند. سیستم ارتباطات لیزری می‌تواند حجم داده‌های انتقالی را بین 10 تا 100 برابر نسبت به سیستم کنونی افزایش دهد. برای مثال انتقال نقشه کامل مریخ به زمین 9 هفته طول می‌کشد اما با ارتباط لیزری می‌توان در 9 روز حجم زیادی از اطلاعات را منتقل کرد.
سرعت اینترنت استارلینک با ارتباطات لیزری
وب سایت استارلینک اعلام کرده است که کاربران می‌توانند در اغلب مناطق طی چند ماه آینده از اینترنت استارلینک که مجهز به سیستم ارتباطات لیزری است استفاده کنند. و همچنین گفته است ما در حال بهبود سیستم استارلینک هستیم، کاربران انتظار سرعت داده‌ها در طیف 50 مگابایت بر ثانیه تا 150 مگابایت بر ثانیه و زمان تاخیر بین 20 تا 40 میلی ثانیه را داشته باشند.
این سرعت‌ها با استقرار ماهواره‌های بیشتر و ارتقا و توسعه نرم افزارهای شبکه، مدام در حال افزایش خواهد بود. اسپیس ایکس در متن بایگانی اصلی ثبت شده در کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده (FCC) ادعا کرده که منظومه ماهوارهای این شرکت احتمالا قادر خواهد بود که سرعت اینترنت تا میزان 1 گیگابایت بر ثانیه را ارائه دهد.
آزمایش LCRD ناسا
LCRD مخفف عبارت: Laser Communications Relay Demonstration می‌باشد. ناسا اعلام کرده که نمونه آزمایشی این سیستم را در ماموریتی با عنوان (نمونه آزمایشی بازپخش ارتباطات لیرزی) به فضا خواهد فرستاد. این ماموریت به ناسا کمک می‌کند تا بتواند فواید سیستم ارتباطات لیزری را به راحتی آزمایش کند تا به صورت تجربی به عملکرد بهتری دست یابند.
به گفته آقای میچل، سامانه LCRD و نمایش‌های لیزری آتی که کمی دورتر از زمین پدیدار خواهند شد، به ما کمک خواهند کرد تا نحوه کار با لیزرها از یک مرکز همچون یک قمر را به خوبی یاد بگیریم. وی می‌گوید در عوض، تجربه یادگیری در ماه به ما نشان خواهد داد که این کار را در مریخ (و در واقع هر جای دیگری) چگونه باید اجرا کنیم. ماموریت LCRD ارتباط لیزری فضا به زمین را نشان خواهد داد که ایستگاه‌های زمینی در هاوایی و کالیفرنیا را به هم متصل می‌کند.
با اثبات کارایی سیستم ارتباط لیزری می‌توان از آن در ماموریت‌های آتی استفاده نمود و آن را به عنوان یک سیستم استاندارد برای ارتباط میان ستاره‌ای شناخت. ناسا برای آزمایش LCDR ابزار مورد نظر را در مداری تا ارتفاع 35 کیلومتری زمین می‌فرستد. ناسا به مطالعه و تحقیقات و آزمایش‌های مکرر نیاز دارد تا بهتر بتواند متوجه نتایج شود.
در دو سال اول ماموریت، این سیستم ارتباطی بارها به صورت آزمایشی اطلاعاتی را از کالیفرنیا به هاوایی به صورت امتحانی منتقل می‌کند. تا بتواند تاثیرات جوی را روی این سیستم مشاهده کند. LCRD توسط مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین بلت، مریلند هدایت می‌شود.
مزایای ارتباطات لیزری
ترودی کورتس مدیر اداره ماموریت فناوری فضایی ناسا در یک تله کنفراس گفته است که این سیستم جدید نه تنها نرخ انتقال داده‌های بالاتری را ارائه می‌دهد، بلکه حجم، وزن و قدرت ماموریت‌ها را بهینه می‌کند. این تکنولوژی نسبت به تکنولوژی‌های کنونی، کوچک‌تر، کم حجم‌تر، دارای وزن کمتر و مصرف انرژی کمتر خواهد بود.
نتیجه گیری
طبق تحقیقات انجام شده تمام ماهواره‌هایی که در سال آینده پرتاب می‌شوند، مجهز به ارتباطات لیزری خواهند بود. سیستم‌های لیزری به استانداردی جدید در ارتباط میان ماهواره‌ها تبدیل خواهد شد. پروژه استارلینک شرکت اسپیس ایکس عرضه اینترنت به کاربران از فضا را به واسطه هزاران ماهواره ارائه می‌دهد. در حال حاظر، ارتباط میان این ماهواره‌ها از طریق ایستگاه‌های فضایی صورت می‌گیرد که تا کنون 20 ایستگاه زمینی در کشور آمریکا ایجاد شده است. اما در سیستم جدید ارتباط لیزری که قرار است به زودی مورد استفاده قرار گیرد دیگر نیازی به ایستگاه‌های زمینی نخواهد بود. ارتباط لیزری روزی گامی فراتر از منظومه شمسی خواهد گذشت.
