NASA ใช้เลเซอร์ในการส่งข้อมูลไปและกลับจากโลก โดยใช้ลำแสงที่มองไม่เห็นเพื่อสำรวจท้องฟ้า

ส่งข้อมูลจำนวนเทราไบต์ – รูปภาพและวิดีโอ – เพื่อเพิ่มความรู้ของเราเกี่ยวกับจักรวาล ความสามารถนี้เรียกว่าการสื่อสารด้วยเลเซอร์หรือออปติคัล แม้ว่าลำแสงอินฟราเรดที่ปลอดภัยต่อดวงตาเหล่านี้จะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์

Badri Younes รองผู้ดูแลระบบและผู้จัดการโปรแกรมของ Space Communications and Navigation (SCaN) ของ NASA Headquarters ใน Washington กล่าวว่า “เรารู้สึกตื่นเต้นกับสัญญาที่การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะมีขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า “ภารกิจและการสาธิตเหล่านี้นำไปสู่ ​​Decade of Light ใหม่ของ NASA ซึ่ง NASA จะทำงานร่วมกับหน่วยงานภาครัฐอื่น ๆ และภาคการค้าเพื่อขยายขีดความสามารถด้านการสื่อสารในอนาคตอย่างมากสำหรับการสำรวจอวกาศและเปิดใช้งานโอกาสทางเศรษฐกิจที่สดใสและแข็งแกร่ง”

• บทความอื่น ๆ : sugarcreekglencampground.com

ระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์ช่วยให้ภารกิจมีอัตราข้อมูลเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าสามารถส่งและรับข้อมูลเพิ่มเติมในการส่งข้อมูลครั้งเดียวเมื่อเทียบกับคลื่นวิทยุแบบเดิม นอกจากนี้ ระบบยังเบากว่า ยืดหยุ่นกว่า และปลอดภัยกว่าอีกด้วย การสื่อสารด้วยเลเซอร์สามารถเสริมการสื่อสารด้วยคลื่นความถี่วิทยุ ซึ่งภารกิจของ NASA ส่วนใหญ่ใช้ในปัจจุบัน

การสาธิตรีเลย์การสื่อสารด้วยเลเซอร์ (LCRD)LCRD สื่อสารกับ ISS และ Earthภาพประกอบของ LCRD ที่ถ่ายทอดข้อมูลจาก ILLUMA-T บนสถานีอวกาศนานาชาติไปยังสถานีภาคพื้นดินบนโลกเครดิต: Goddard Space light Center ของ NASA/Dave Ryanเมื่อวันที่ 7 ธันวาคม พ.ศ. 2564 Laser Communications Relay Demonstration (LCRD)ได้เปิดตัวสู่วงโคจรห่างจากโลกประมาณ 22,000 ไมล์เพื่อทดสอบความสามารถของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ LCRD เป็นการสาธิตเทคโนโลยีระบบรีเลย์เลเซอร์แบบสองทางครั้งแรกของหน่วยงาน ขณะนี้ LCRD อยู่ในวงโคจร ความก้าวหน้าในการสื่อสารด้วยเลเซอร์ของ NASA ยังคงดำเนินต่อไป

โปรแกรมผู้ทดลอง LCDDในเดือนพฤษภาคม 2565 NASA รับรองว่า LCRD พร้อมที่จะทำการทดลอง การทดลองเหล่านี้เป็นการทดสอบและปรับแต่งระบบเลเซอร์ ซึ่งเป็นเป้าหมายโดยรวมของภารกิจ การทดลองที่จัดทำโดย NASA หน่วยงานรัฐบาล สถาบันการศึกษา และอุตสาหกรรมอื่นๆ กำลังวัดผลกระทบระยะยาวของบรรยากาศต่อสัญญาณการสื่อสารด้วยเลเซอร์ การประเมินการบังคับใช้เทคโนโลยีสำหรับภารกิจในอนาคต และการทดสอบความสามารถในการถ่ายทอดเลเซอร์บนวงโคจร

“เราจะเริ่มได้รับผลการทดลองเกือบจะในทันที ในขณะที่ผลการทดลองอื่นๆ นั้นใช้เวลานานและจะใช้เวลาก่อนที่แนวโน้มจะเกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาการทดลองสองปีของ LCRD” ริก บัตเลอร์ หัวหน้าโครงการสำหรับโครงการทดลอง LCRD ของ Goddard Space Flight ของ NASA กล่าว ศูนย์ในกรีนเบลท์ แมริแลนด์ “LCRD จะตอบคำถามของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเกี่ยวกับการสื่อสารด้วยเลเซอร์ซึ่งเป็นทางเลือกในการปฏิบัติงานสำหรับแอพพลิเคชั่นแบนด์วิธสูง”

“โปรแกรมยังคงมองหาการทดลองใหม่ๆ และใครก็ตามที่สนใจควรติดต่อมา” บัตเลอร์กล่าว “เรากำลังเจาะเข้าไปในชุมชนการสื่อสารด้วยเลเซอร์ และการทดลองเหล่านี้จะแสดงให้เห็นว่าออปติคัลจะทำงานอย่างไรสำหรับองค์กรระหว่างประเทศ อุตสาหกรรม และสถาบันการศึกษา”NASA ยังคงยอมรับข้อเสนอสำหรับการทดลองใหม่ๆ เพื่อช่วยปรับแต่งเทคโนโลยีด้านการมองเห็น เพิ่มความรู้ และระบุการใช้งานในอนาคต

LCRD จะถ่ายทอดข้อมูลที่ส่งโดยสาธารณชนไม่นานหลังจากเปิดตัวในรูปแบบของมติปีใหม่ที่แชร์กับบัญชีโซเชียลมีเดียของ NASA ความละเอียดเหล่านี้จะถูกส่งจากสถานีภาคพื้นดินในแคลิฟอร์เนียและส่งต่อผ่าน LCRD ไปยังสถานีภาคพื้นดินอื่นที่ตั้งอยู่ในฮาวาย ซึ่งเป็นการสาธิตความสามารถของ LCRD อีกครั้งหนึ่ง

TeraByte การส่งอินฟราเรด (TBIRD)TBIRD สื่อสารผ่านเลเซอร์ลิงค์ไปยัง Earthภาพประกอบของข้อมูลดาวน์ลิงก์ TBIRD บนเลเซอร์ที่ลิงก์ไปยัง Optical Ground Station 1 ในแคลิฟอร์เนียเครดิต: Goddard Space Flight Center ของ NASA/Dave Ryan
หลังจาก LCRD ล่าสุด เพย์โหลด TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD)ได้เปิดตัวเมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2565 โดยเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ Pathfinder Technology Demonstrator 3 (PTD-3) จากสถานี Cape Canaveral Space Force บนภารกิจ Transporter-5 ของ SpaceX TBIRD จะแสดงดาวน์ลิงก์ข้อมูล 200 กิกะบิตต่อวินาที ซึ่งเป็นอัตราแสงสูงสุดที่ NASA เคยทำได้

TBIRD กำลังดำเนินการให้การสื่อสารด้วยแสงของ NASA ดำเนินต่อไปโดยแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่การสื่อสารด้วยเลเซอร์อาจมีสำหรับภารกิจวิทยาศาสตร์ใกล้โลกที่เก็บข้อมูลที่สำคัญและภาพที่มีรายละเอียดขนาดใหญ่ TBIRD กำลังส่งข้อมูลกลับเทราไบต์ในครั้งเดียว ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น และทำให้ NASA เข้าใจถึงความสามารถในการสื่อสารด้วยเลเซอร์บนดาวเทียมขนาดเล็กมากขึ้น TBIRD ขนาดเท่ากล่องทิชชู่!

Beth Keer ผู้จัดการโครงการ TBIRD กล่าวว่า “ในอดีต เราได้ออกแบบเครื่องมือและยานอวกาศของเราโดยจำกัดปริมาณข้อมูลที่เราสามารถลงหรือกลับจากอวกาศสู่โลกได้ “ด้วยการสื่อสารด้วยแสง เรากำลังพัดสิ่งนั้นออกจากน้ำ เท่าที่ปริมาณข้อมูลที่เราสามารถนำกลับมาได้ มันเป็นความสามารถในการเปลี่ยนเกมอย่างแท้จริง”

โมเด็มผู้ใช้ Orbit Low-Earth Orbit แบบบูรณาการและเทอร์มินัลแอมพลิฟายเออร์ (ILLUMA-T)ILLUMA-T กำลังสื่อสารข้อมูลวิทยาศาสตร์ที่สำคัญไปยัง LCRDภาพประกอบของ ILLUMA-T วิทยาศาสตร์การสื่อสารและข้อมูลการสำรวจจากสถานีอวกาศนานาชาติไปยัง LCRDเครดิต: Goddard Space Flight Center ของ NASA/Dave Ryanเปิดตัวในต้น ปี 2566 ในหีบมังกรของภารกิจบริการเสริมเชิงพาณิชย์ครั้งที่ 27 ของ SpaceX ไปยัง สถานี อวกาศนานาชาติIntegrated LCRD Low-Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T)จะนำการสื่อสารด้วยเลเซอร์ไปยังห้องปฏิบัติการที่โคจรรอบ ๆ และให้อำนาจแก่นักบินอวกาศ อาศัยและทำงานที่นั่นด้วยความสามารถด้านข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุง

ILLUMA-T จะรวบรวมข้อมูลจากการทดลองบนสถานีและส่งข้อมูลไปยัง LCRD ที่ 1.2 กิกะบิตต่อวินาที ในอัตรานี้ สามารถดาวน์โหลดภาพยนตร์ความยาวได้ภายในเวลาไม่ถึงนาที จากนั้น LCRD จะส่งข้อมูลนี้ไปยังสถานีภาคพื้นดินในฮาวายหรือแคลิฟอร์เนีย

Chetan Sayal ผู้จัดการโครงการ ILLUMA-T ของ NASA Goddard กล่าวว่า “ILLUMA-T และ LCRD จะทำงานร่วมกันเพื่อเป็นระบบเลเซอร์ระบบแรกที่แสดงให้เห็นถึงวงโคจรระดับต่ำสู่วงโคจร geosynchronous กับการเชื่อมโยงการสื่อสารภาคพื้นดิน

ระบบการสื่อสารด้วยแสง Orion Artemis II (O2O)Orion Artemis II Optical Communications System (O2O) บน Artemis II ใกล้ Moonภาพประกอบของเทอร์มินัลการสื่อสารด้วยเลเซอร์ O2O ของ NASA ที่ส่งข้อมูลความละเอียดสูงจากภารกิจ Artemis II
เครดิต: NASA

ระบบ การสื่อสารด้วยแสง Orion Artemis II (O2O)จะนำการสื่อสารด้วยเลเซอร์ไปยังดวงจันทร์บนยานอวกาศ Orion ของ NASA ในระหว่างภารกิจArtemis II O2O จะสามารถส่งภาพและวิดีโอความละเอียดสูงเมื่อนักบินอวกาศกลับมายังพื้นที่ดวงจันทร์เป็นครั้งแรกในรอบกว่า 50 ปี Artemis II จะเป็นเที่ยวบินทางจันทรคติลำแรกที่สาธิตเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์ โดยส่งข้อมูลไปยังโลกด้วยอัตราดาวน์ลิงก์สูงสุด 260 เมกะบิตต่อวินาที

Steve Horowitz ผู้จัดการโครงการ O2O กล่าวว่า “การผสมผสานเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์แบบใหม่เข้ากับภารกิจของ Artemis ทำให้เราเพิ่มขีดความสามารถให้กับนักบินอวกาศของเราในการเข้าถึงข้อมูลได้มากกว่าที่เคยเป็นมา “ยิ่งอัตราข้อมูลสูงเท่าใด เครื่องมือของเราสามารถส่งข้อมูลกลับบ้านมายังโลกได้มากเท่านั้น และวิทยาศาสตร์ที่นักสำรวจดวงจันทร์ของเราสามารถดำเนินการได้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น”

ความพยายามในการสื่อสารด้วยเลเซอร์ของ NASA ขยายไปสู่ห้วงอวกาศเช่นกัน ปัจจุบัน NASA กำลังทำงานบนเทอร์มินัลในอนาคตที่สามารถทดสอบการสื่อสารด้วยเลเซอร์กับระยะทางที่รุนแรงและข้อจำกัดในการชี้ที่ท้าทาย

ไม่ว่าจะนำการสื่อสารด้วยเลเซอร์ไปสู่ภารกิจใกล้โลก ดวงจันทร์ หรือห้วงอวกาศ การผสานระบบออปติคัลเข้าไว้ด้วยกันจะเป็นส่วนสำคัญสำหรับภารกิจของนาซ่าในอนาคต อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นของการสื่อสารด้วยเลเซอร์จะช่วยให้ภารกิจการสำรวจและวิทยาศาสตร์สามารถส่งข้อมูลกลับไปยังโลกได้มากขึ้นและค้นพบเพิ่มเติมเกี่ยวกับจักรวาล NASA จะสามารถใช้ข้อมูลจากภาพ วิดีโอ และการทดลองเพื่อสำรวจไม่เพียงแต่พื้นที่ใกล้โลก แต่ยังเตรียมสำหรับภารกิจในอนาคตไปยังดาวอังคารและอื่น ๆ