سجل اتصالات الليزر في الفضاء العميق، ما مدى مساحة الخيال المتاحة؟ الجزء الثاني

المزايا واضحة، مخفية في السر
من ناحية أخرى، تُعدّ تقنية الاتصالات بالليزر أكثر تكيفًا مع بيئة الفضاء العميق. ففي هذه البيئة، يتعين على المسبار التعامل مع الأشعة الكونية المنتشرة في كل مكان، بالإضافة إلى التغلب على الحطام السماوي والغبار والعوائق الأخرى في رحلته الشاقة عبر حزام الكويكبات وحلقات الكواكب الكبيرة، وما إلى ذلك، حيث تكون الإشارات اللاسلكية أكثر عرضة للتداخل.
جوهر الليزر هو شعاع فوتوني تُشعّه ذرات مُثارة، حيث تتمتع الفوتونات بخصائص بصرية ثابتة للغاية، واتجاهية جيدة، ومزايا طاقة واضحة. وبفضل مزاياه الكامنة،الليزريمكن أن تتكيف بشكل أفضل مع بيئة الفضاء العميق المعقدة وبناء روابط اتصال أكثر استقرارًا وموثوقية.
ومع ذلك، إذاالاتصالات بالليزرلتحقيق التأثير المطلوب، يجب أن يُحسن دقة المحاذاة. في حالة مسبار سبيريت، لعب نظام التوجيه والملاحة والتحكم في حاسوب الطيران الرئيسي دورًا رئيسيًا، وهو ما يُسمى "نظام التوجيه والاستحواذ والتتبع"، لضمان محاذاة دقيقة دائمًا بين طرفي الاتصال بالليزر وجهاز اتصال فريق الأرض، وضمان استقرار الاتصال، وتقليل معدل أخطاء الاتصال بشكل فعال، وتحسين دقة نقل البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد هذا المحاذاة الدقيقة الأجنحة الشمسية على امتصاص أكبر قدر ممكن من ضوء الشمس، مما يوفر طاقة وفيرة لـمعدات الاتصالات بالليزر.
بالطبع، لا ينبغي استخدام أي قدر من الطاقة بكفاءة. من مزايا اتصالات الليزر كفاءتها العالية في استخدام الطاقة، مما يوفر طاقة أكبر من الاتصالات اللاسلكية التقليدية، ويخفف العبء.أجهزة كشف الفضاء العميقفي ظل ظروف إمدادات الطاقة المحدودة، ثم قم بتوسيع نطاق الطيران ووقت العملأجهزة الكشف، وحصاد المزيد من النتائج العلمية.
علاوة على ذلك، مقارنةً بالاتصالات اللاسلكية التقليدية، يتميز الاتصال بالليزر، من الناحية النظرية، بأداء آني أفضل. وهذا مهم جدًا لاستكشاف الفضاء العميق، إذ يُمكّن العلماء من الحصول على البيانات في الوقت المناسب وإجراء الدراسات التحليلية. ومع ذلك، مع ازدياد مسافة الاتصال، ستتضح ظاهرة التأخير تدريجيًا، مما يستدعي اختبار ميزة الاتصال الفوري بالليزر.

بالنظر إلى المستقبل، هناك المزيد من الممكن
في الوقت الحاضر، يواجه استكشاف الفضاء العميق وأعمال الاتصالات العديد من التحديات، ولكن مع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، من المتوقع أن يستخدم المستقبل مجموعة متنوعة من التدابير لحل المشكلة.
على سبيل المثال، للتغلب على صعوبات الاتصالات البعيدة، قد يجمع مسبار الفضاء السحيق المستقبلي بين تقنية الاتصالات عالية التردد والاتصالات بالليزر. توفر معدات الاتصالات عالية التردد قوة إشارة أعلى وتُحسّن استقرار الاتصال، بينما يتميز الاتصال بالليزر بمعدل نقل أعلى ومعدل خطأ أقل، ومن المتوقع أن تتكاتف جهود القوى العظمى لتحقيق نتائج اتصالات أطول وأكثر كفاءة.

الشكل 1. اختبار الاتصالات بالليزر في مدار أرضي منخفض مبكرًا
فيما يتعلق بتفاصيل تقنية الاتصالات بالليزر، ومن أجل تحسين استخدام النطاق الترددي وتقليل زمن الوصول، من المتوقع أن تستخدم مسابر الفضاء العميق تقنيات ترميز وضغط ذكية أكثر تطورًا. ببساطة، وفقًا لتغيرات بيئة الاتصالات، ستُعدِّل معدات الاتصالات بالليزر في مسبار الفضاء العميق المستقبلي وضع الترميز وخوارزمية الضغط تلقائيًا، سعيًا لتحقيق أفضل أداء لنقل البيانات، وتحسين معدل الإرسال، وتخفيف التأخير.
للتغلب على قيود الطاقة في مهمات استكشاف الفضاء العميق وحل مشكلة تبديد الحرارة، سيعتمد المسبار حتمًا في المستقبل على تقنيات منخفضة الطاقة وتقنيات اتصالات صديقة للبيئة، مما لن يقلل استهلاك الطاقة في نظام الاتصالات فحسب، بل سيحقق أيضًا كفاءة في إدارة الحرارة وتبديدها. ولا شك أنه مع التطبيق العملي لهذه التقنيات وتعميمها، من المتوقع أن يعمل نظام الاتصالات الليزرية في مسابر الفضاء العميق بشكل أكثر استقرارًا، وأن تتحسن قدرته على التحمل بشكل ملحوظ.
مع التقدم المستمر في تقنيات الذكاء الاصطناعي والأتمتة، من المتوقع أن تُنجز مسابر الفضاء السحيق مهامها باستقلالية وكفاءة أكبر في المستقبل. على سبيل المثال، من خلال قواعد وخوارزميات مُعدّة مسبقًا، يُمكن للكاشف تحقيق معالجة تلقائية للبيانات والتحكم الذكي في الإرسال، وتجنب "حجب" المعلومات، وتحسين كفاءة الاتصالات. في الوقت نفسه، ستساعد تقنيات الذكاء الاصطناعي والأتمتة الباحثين على تقليل الأخطاء التشغيلية، وتحسين دقة وموثوقية مهام الكشف، وستستفيد أنظمة الاتصالات بالليزر أيضًا.
في النهاية، ليس الاتصال بالليزر كلي القدرة، وقد تُحقق مهمات استكشاف الفضاء العميق المستقبلية تدريجيًا دمجًا لوسائل اتصال متنوعة. من خلال الاستخدام الشامل لتقنيات الاتصال المتنوعة، مثل الاتصالات اللاسلكية والليزر والأشعة تحت الحمراء، يمكن للكاشف تحقيق أفضل تأثير اتصال في نطاقات متعددة المسارات والترددات، مما يُحسّن موثوقية واستقرار الاتصال. في الوقت نفسه، يُساعد دمج وسائل الاتصال المتنوعة على تحقيق عمل تعاوني متعدد المهام، وتحسين الأداء الشامل للكاشفات، ومن ثمّ تعزيز أنواع وأعداد أكبر من الكواشف لأداء مهام أكثر تعقيدًا في الفضاء العميق.