Gjuetari asteroid i NASA-s i nisur së fundmi, Psikika, është projektuar për të na dhënë një vështrim në një trup që mund të ngjajë me thellësi të largëta brenda Tokës, ku ne nuk mund të shkojmë kurrë. Por një instrument që etiketon për një udhëtim është emocionues i shkencëtarëve që specializohen në një fushë krejtësisht të ndryshme – atë të komunikimeve hapësinore. Që nga agimi i Epokës së Hapësirës, ato janë varur nga valët e radios, vetëm një copëz e spektrit elektromagnetik. Por shkencëtarët shpresojnë që së shpejti të zgjerohen në një pjesë tjetër të spektrit. Qëllimi i tyre është të shtojnë lazer në paketën tonë të mjeteve të komunikimit kozmik.
Të Psikika Misioni kryesor i anijes kozmike është të eksplorojë një asteroid 144 milje të gjatë, në formë patate, me një orbitë afërsisht tre herë më larg nga Dielli se sa ajo e Tokës. Një teori kryesore thotë se asteroidi i synuar, i quajtur gjithashtu Psyche (16 Psyche, për të qenë i saktë), është bërthama metalike e një dikur planet shpresëdhënës sipërfaqja shkëmbore e të cilit u zhvesh nga përplasjet me goditje me vrap në brezi asteroid midis Marsit dhe Jupiterit.
Nëse po, marrja e një nuhatjeje nga përzierja e tij unike e hekurit, nikelit dhe shkëmbit mund të jetë më e afërta që do të arrijmë ndonjëherë për të hetuar bërthamën metalike të Tokës.
Lexo më shumë: Misioni psikik i NASA-s në një botë metalike mund të zbulojë misteret e brendësisë së Tokës
Do të duhen gjashtë vjet që anija të arrijë dhe të zbulojë nëse matjet e asteroidit që sugjerojnë një sipërfaqe metalike janë të sakta. Nëse janë, mund të na paraqitet një objekt më i huaj se sa e kishin imagjinuar ndonjëherë shkrimtarët e pulpës së viteve 1940 dhe 1950, me nxjerrje metalike të ngrira në forma të çuditshme nga takimet me asteroidë të tjerë.
Por studiuesit e komunikimit hapësinor do të fillojnë të shohin rezultate shumë më shpejt. Testi Deep Space Optical Communications (DSOC) do të jetë demonstrimi i parë i komunikimit lazer ose optik përtej Hënës dhe mund të ndihmojë në lehtësimin e astronautët kthehen në Hënë dhe bëni kërcimin tjetër gjigant – në Mars. Ai gjithashtu përfaqëson një hap kyç në hapjen e një epoke të re në komunikimet hapësinore.
Nëse kjo dhe testet e lidhura funksionojnë siç pritej, lazerët do të ofrojnë një nxitje të nevojshme për kufijtë e gjerësisë së brezit me të cilat përballet sistemi kryesor i komunikimit jashtë planetit, i quajtur Deep Space Network (DSN). Tre antenat e radios të DSN-së, secila e dominuar nga një pjatë 70 metra dhe e vendosur 120 gradë larg njëri-tjetrit në Spanjë, Australi dhe shkretëtirën e Kalifornisë, përballen me një bllokim trafiku të përmasave të orëve të pikut në Houston, thonë disa. Aktualisht, kërkesat nga dhjetëra misione hapësinore, duke filluar nga teleskopi James Webb tek satelitët e vegjël komercialë (të cilët paguajnë për shërbimin) duhet të konkurrojnë për kohën e rrjetit.
“Mund të ketë kërkesa në konflikt midis misioneve të ndryshme,” thotë Mike Levesque, menaxher i projektit DSN në zyrën e NASA-s për Komunikim dhe Navigim Hapësinor (SCaN). “Njëzet për qind e kërkesave nuk janë të servisueshme sot. Problemi vetëm do të përkeqësohet me kalimin e kohës. Do të jetë 40 për qind deri në vitin 2030.
Një video shpjegon testet e komunikimit me lazer të planifikuara për instrumentin DSOC si Psikika udhëton qindra miliona milje për t’u takuar me një asteroid të largët.
Kredia: NASA / JPL-CALTECH / ASU
Lexo më shumë: Gjithçka që ia vlen të dini për … Asteroidët
Dhe 40 misione të tjera hapësinore do të vijnë në internet në të ardhmen e afërt, secili duke kërkuar kohë në rrjetin e komunikimit. Edhe më e rëndësishmja, disa nga këto misione do të jenë të drejtuara, me instrumente që transmetojnë video me definicion të lartë, si dhe lexime metabolike nga momenti në moment të astronautëve ndërsa ata punojnë në Hënë, duke ndërtuar laboratorë dhe strehimore. Ata nuk do të duan t’u thuhet të heqin dorë nga një CubeSat komercial, mini-satelitët që transmetojnë lloje të ndryshme të të dhënave shkencore dhe ofrojnë lidhje interneti, dhe që janë përhapur në orbitën e ulët të Tokës.
“Vonesat mund të jenë në rregull për shkencën, por për misionet njerëzore na duhen të gjithë në kuvertë”, thotë Jason Mitchell, ekzekutiv i programit në SCaN. “Ndërsa shikojmë se çfarë duan astronautët njerëzorë ndërsa ne lëvizim në Hënë dhe planifikojmë për Marsin, instrumentet shkencore do të rriten gjithashtu. Mund të dërgojmë terabajt të dhëna në ditë.”
Në demonstrimin e nisur së fundmi, studiuesit kërkojnë të shfrytëzojnë kapacitetin më të madh të mbajtjes së informacionit të dritës lazer mbi valët e radios. Gjatësitë e valëve optike në pjesën afër infra të kuqe të spektrit elektromagnetik janë aq të vogla – të matura në nanometra – dhe frekuencat aq të larta sa shumë më tepër informacion mund të paketohet në të njëjtën hapësirë, duke shtyrë shpejtësinë e të dhënave 10 deri në 100 herë më të mëdha se sa është e mundur me radio .
“Kjo është arsyeja pse optike është një opsion kaq i madh,” thotë Mitchell. “Shitjet e të dhënave janë kaq të larta.”
Lexo më shumë: Propulsioni lazer do të shkurtojë kohën e udhëtimit në Mars, thonë Inxhinierët e Raketave
Për aftësi të ngjashme, sistemet lazer mund të jenë gjithashtu më të imta se ato radio, duke kërkuar kështu më pak energji, një faktor tjetër i rëndësishëm pasi anijet kozmike udhëtojnë disa qindra milionë milje nga shtëpia.
(Kredia: NASA / GODDARD SPACE FLIGHT CENTER) Për herë të parë, NASA do të testojë komunikimet me lazer në hapësirën e thellë. Frekuencat optike të dritës mund të bartin 10 deri në 100 herë më shumë informacion në sekondë sesa sinjalet e radios. (Grafikët e poshtëm krahasojnë vëllimin e të dhënave (kutitë e bardha) të bartura nga një valë radio, në të majtë, dhe lazer afër infra të kuqe, në të djathtë.) Sinjali i lazerit (i kuq) është shumë më i ngushtë se radioja (blu e lehtë), gjë që mund të përmirësohet sigurinë e komunikimit në hapësirë, por gjithashtu e bën transmetimin të ndjeshëm ndaj devijimeve edhe të lehta.
Gjatë dekadës së fundit, NASA ka testuar teknologjinë e re në mjedise të ndryshme nga orbita e ulët e Tokës deri në Hënë. Instrumenti në bord Psikika do të mundësojë testin e parë në hapësirë më të thellë, një moment historik i rëndësishëm pasi komunikimi optik ka të meta. Për shkak se rrezja e lazerit është e ngushtë, ajo duhet të drejtohet drejt marrësve në Tokë me saktësi të lartë, një sfidë që rritet vetëm me distancën.
Abhijit Biswas, teknolog i projektit DSOC në Laboratorin Jet Propulsion të NASA-s, i cili ndërtoi instrumentin, e krahason vështirësinë me përpjekjen për të goditur një monedhë në lëvizje nga një milje larg. Edhe një kërcitje mund të ndërhyjë: Për të mbajtur transmetuesin të qëndrueshëm të ndezur PsikikaJPL instaloi shirita dhe aktivizues të veçantë për ta izoluar atë nga dridhjet e anijes kozmike 81 këmbë të gjatë.
Probleme të tjera të mundshme përfshijnë retë në Tokë që mund të bllokojnë rrezen optike dhe dobësim të ndjeshëm të sinjalit ndërsa distanca rritet dhe rrezja përhapet. Kjo kufizon përdorimin e tij në distanca përtej Marsit, të paktën me teknologjinë aktuale. Kjo është arsyeja pse testi do të kryhet vetëm gjatë dy viteve të para të misionit, përpara se anija të udhëtojë më larg drejt asteroidit.
Për këto arsye, si dhe për faktin se sot nuk ekziston një rrjet i marrësve optikë me bazë tokësore, askush nuk po parashikon një kohë kur komunikimi lazer do të zëvendësonte valët e radios. Por mund të shtojë një kanal të ri. “Operacionet e ardhshme do të dizajnohen për diversitet,” thotë Biswas.
(KREDI: NASA / JPL-CALTECH / ASU; Imazhi I KRIJUAR NGA PETER RUBIN) Anija kozmike Psyche, e paraqitur në konceptimin e një artisti, filloi udhëtimin e saj të gjatë drejt një asteroidi me të njëjtin emër në tetor 2023. Për shkak të mbërritjes në 2029, anija ka instrumente që do të analizojnë përbërjen e asteroidit dhe do të masin fushën e tij magnetike. Ndryshe nga shumica e shkëmbinjve hapësinorë, asteroidi Psyche mendohet të jetë i përbërë nga nikeli dhe hekuri, i ngjashëm me bërthamën metalike të Tokës.
Gjatë testeve në bord Psikika, një transmetues prej pesë kilovatësh në malin Table në Kaliforninë Jugore do të dërgojë një paketë komunikimi me shpejtësi të ulët – asgjë ekzotike, kryesisht modele të rastësishme, thotë Biswas – në një transmetues lazer të bashkangjitur në teleskopin 8.6 inç të anijes. Instrumenti do të kyçet në rreze dhe do të shkarkojë mesazhin, duke përdorur një kamerë që numëron grimcat e dritës ose fotonet, përpara se ta transmetojë atë me një shpejtësi të lartë në teleskopin Hale 200 inç në malin Palomar afër San Diegos, ku mund të të krahasohen për saktësinë me origjinalin.
Edhe në distanca më afër se Marsi, sinjali lazer është relativisht i brishtë. Paketa mbërrin në teleskopin Hale nga Psikika do të përbëhet nga vetëm disa fotone, prandaj dekodimi i tij mbështetet në një detektor numërues fotonesh jashtëzakonisht të ndjeshëm, të ftohur në mënyrë kriogjenike (i bërë me nanotel superpërçues) të bashkangjitur në teleskop.
Për Biswas-in, sfondi i të cilit është në spektroskopinë lazer, testi i komunikimit optik është kulmi i një përpjekjeje një dekadë në bërje. “Është shumë emocionuese,” thotë ai. “Ka kaq shumë gjëra që po bëjmë për herë të parë.”
Ndërsa komunikimi me lazer, si korsitë e autostradës, mund të mos parandalojë bllokimet e ardhshme të trafikut në rrjetin e hapësirës së thellë, ai thjesht mund të ndihmojë disa mesazhe të shmangin bllokimin në hapësirë.
10.1146/e ditur-111023-1
John Johnson Jr. është një shkrimtar dhe autor shkencor me bazë jashtë Los Anxhelosit. Anëtar i tre ekipeve të raportimit fitues të çmimit Pulitzer në Los Angeles Times, ai është autor i Zwicky: Gjeniu i Dëgjuar që demaskoi Universin. Ky artikull fillimisht u shfaq në Revista e ditur, një përpjekje e pavarur gazetareske nga Annual Reviews. Ju mund të lexoni origjinal këtu.
Lexo më shumë: Asteroidët nga të cilët duhet të kemi kujdes
