นาซ่าสามารถนำอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงมาสู่ดาวอังคารได้อย่างไร

ปีนี้นับเป็นมนุษย์ 25 ปีที่อาศัยอยู่อย่างต่อเนื่องในอวกาศ ในขณะที่ดวงตาเปลี่ยนไปสู่ศักยภาพในการตั้งถิ่นฐานดาวอังคารเราได้พูดถึงวิธีการสร้างและแม้แต่อะไรบนดาวอังคาร อีกสิ่งหนึ่งที่ไม่ได้ตัดสินคือเรื่องของการสื่อสารความเร็วสูงทั้งในโลกและนอก แต่นาซ่ามีแผน

ตอนนี้มีเก้าภารกิจในการโคจรหรือการโคจรรอบดาวอังคารและจะมีมากขึ้นในอนาคต Rovers และ Orbiters เหล่านี้กำลังศึกษาดาวเคราะห์สีแดงในหลากหลายวิธี แต่พวกเขาทั้งหมดมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน: พวกเขาส่งข้อมูลกลับสู่โลก และมันจะดีกว่ามากถ้าพวกเขาสามารถส่งได้เร็วขึ้น

ในอนาคตนาซ่าได้ทำการทดลองกับระบบที่เรียกว่าการสื่อสารด้วยแสงอวกาศ(DSOC) การสาธิตเทคโนโลยีสองปีที่ติดตั้งบนกระดานที่ได้รับการทดสอบในระยะทางไกลมากขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่มันเดินทางเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย แทนที่จะใช้ความถี่วิทยุแบบดั้งเดิมเพื่อส่งข้อมูลระบบใช้แสงเลเซอร์ซึ่งสามารถส่งข้อมูลในอัตราสูงกว่าคลื่นวิทยุสูงถึง 100 เท่าโดยบรรจุลงในการสั่นของคลื่นแสง

DSOC ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าสามารถส่งข้อมูลที่ซับซ้อนรวมถึงภาพความละเอียดสูงและวิดีโอจากหลายร้อยล้านกิโลเมตร อย่างไรก็ตามมันไม่ใช่รูปแบบหลักของการสื่อสารเกี่ยวกับจิตใจเพราะมันยังคงเป็นเทคโนโลยีทดลอง

ฉันยินดีเป็นอย่างยิ่งที่จะแจ้งให้คุณทราบว่าการสาธิตของเราทำงานได้ดีมาก

Abi Biswas นักเทคโนโลยี DSOC

“ วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อแสดงให้เห็นว่าเราสามารถชี้เลเซอร์อย่างถูกต้องและบรรลุการสื่อสารกับเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณบนพื้นดิน ฉันยินดีเป็นอย่างยิ่งที่จะแจ้งให้คุณทราบว่าการสาธิตของเราทำงานได้ดีมาก เราสามารถตอบสนองความต้องการระดับหนึ่งของเราได้ทั้งหมดและในแง่หนึ่งก็มีความคาดหวังเกินความคาดหมาย "Abhijit“ Abi” Biswasนักเทคโนโลยีโครงการ DSOC ที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA บอกกับ Iflscience

แมวไล่ล่าเลเซอร์จากนอกอวกาศ

ทีม DSOC มีผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม ความจริงที่ว่าพวกเขาสามารถส่งความละเอียดสูงได้ตัวอย่างเช่นไปยังโลกจาก 31 ล้านกิโลเมตร (19 ล้านไมล์) มีความสุขกับอินเทอร์เน็ต

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศลึกได้ทำลายเหตุการณ์สำคัญหลังจากเหตุการณ์สำคัญ ระยะทางไกลที่สุดที่พวกเขาใช้ระบบได้สำเร็จ(290 ล้านไมล์) จากโลกของเรา นั่นคือ 60 ล้านกิโลเมตร (37 ล้านไมล์) มากกว่าระยะทางที่ไกลที่สุดระหว่างโลกและดาวอังคาร ความสำเร็จที่เหลือเชื่อแม้ว่ามันจะไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะไปถึงที่นั่น

“ มันเป็นวัตถุประสงค์ระยะยาวในการแสดงหรือตรวจสอบความสามารถในการสื่อสารกับลำแสงเลเซอร์จากระยะทางผ่านดวงจันทร์โดยเฉพาะการกำหนดเป้าหมายระยะทางของ Mars-type” Biswas อธิบายถึง Iflscience “ มันเป็นเวลาประมาณหนึ่งทศวรรษในการพัฒนาเทคโนโลยีและความพยายามเพราะเทคโนโลยีทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับโลกใกล้ (แม้กระทั่งขยายไปถึงดวงจันทร์) ไม่เพียงพอสำหรับการสาธิตนี้จากระยะทางเหล่านี้”

กระทืบตัวเลข

ลองใส่ตัวเลขบางอย่างในการสนทนากับการตั้งค่าปัจจุบัน เมื่อถึงจุดที่ใกล้ที่สุดดาวอังคารอยู่ห่างจากเราประมาณ 53 ล้านกิโลเมตร (33 ล้านไมล์) ในระยะนี้ DSOC สามารถบรรลุอัตราข้อมูลสูงสุด 267 เมกะบิตต่อวินาที นั่นคือความเร็วบรอดแบนด์

เมื่อเดือนมิถุนายนที่ผ่านมายานอวกาศ Psyche อยู่ห่างออกไปประมาณ 390 ล้านกิโลเมตร (240 ล้านไมล์) ไม่ไกลจากระยะห่างที่ไกลที่สุดระหว่างโลกและดาวอังคาร ในตำแหน่งนั้นอัตรา downlink ที่ยั่งยืนคือ 6.25 megabits ต่อวินาทีโดยมีสูงสุด 8.3 เมกะบิตต่อวินาที มันเป็นความเร็วที่ต่ำกว่ามาก แต่ก็ยังเร็วกว่าการสื่อสารที่ใช้- ในระหว่างขั้นตอนการสาธิตครั้งแรกทีมดาวน์โหลดข้อมูลเกือบ 11 รายการ

ขั้นตอนต่อไปและความท้าทายต่อไป

แม้จะประสบความสำเร็จในการสาธิตเทคโนโลยีนี้ แต่เราไม่สามารถคาดหวังได้ว่าจะถูกนำไปใช้ในวันพรุ่งนี้ ถนนสู่การส่งข้อมูลอย่างรวดเร็วทั่วทั้งระบบสุริยะนั้นซับซ้อน - ส่วนหนึ่งของระบบราชการและเป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยี

“ อนาคตไม่แน่นอน [การสื่อสารด้วยเลเซอร์] ไม่ได้เป็นความพยายามอย่างต่อเนื่องและเส้นทางไปข้างหน้าคือการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดิน (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดำเนินงาน) ยังคงเป็นคำถามที่นาซ่าต้องต่อสู้กับการสนับสนุนและทุกอย่าง” Biswas บอกกับ Iflscience

“ เรามีความคิดที่ดีมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำ และนั่นจะเป็นการสนทนาที่จะจัดขึ้น [... ] ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า แต่เราไม่มีแผนจะบอกว่าในปีดังกล่าวและปีดังกล่าวเราจะมีโครงสร้างพื้นฐานดังกล่าวและดังกล่าว”

จุดสำคัญในการบรรลุ 'อินเทอร์เน็ตบนดาวอังคาร' คือโครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดิน บางคนคิดว่าเป็นการดีกว่าที่จะใส่โครงสร้างพื้นฐานในอวกาศ [... ] ความคิดเห็นส่วนตัวของฉัน ... คือว่ามันแพงกว่าและเป็นทางออกระยะยาวมาก

Abi Biswas

ในแง่ของความท้าทายทางเทคนิคมีสิ่งที่ชัดเจน คลื่นวิทยุสามารถใช้งานได้ทั้งกลางวันและกลางคืนในแสงแดดหรือฝนเนื่องจากคลื่นวิทยุผ่านเมฆและแสงแดดไม่ได้ส่งผลกระทบต่อรายการวิทยุ เมื่อพูดถึงสัญญาณเลเซอร์ปัญหาเหล่านั้นเป็นปัญหา

ดาวอังคารใช้เวลาสองในสามของเวลาในท้องฟ้าในเวลากลางวันจากมุมมองของโลกและกล้องโทรทรรศน์เฮลที่หอดูดาว Palomar ของ Caltech ในแคลิฟอร์เนียซึ่ง DSOC ใช้สำหรับการสาธิตนี้จะต้องดิ้นรนเพื่อดูสัญญาณเพราะหอสังเกตการณ์ถูกออกแบบมาเพื่อสังเกตในเวลากลางคืน และหากตรวจพบสัญญาณในระหว่างวันแสงแดดจะไม่อนุญาตให้ส่งข้อมูลสูงพอที่จะแข่งขันได้

“ จุดสำคัญในการบรรลุ 'อินเทอร์เน็ตบนดาวอังคาร' คือโครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดิน บางคนคิดว่ามันจะดีกว่าที่จะใส่โครงสร้างพื้นฐานในอวกาศเพราะคุณไม่ได้มีการหยุดชะงักของเมฆและเช่นนั้น ความเห็นส่วนตัวของฉันและนี่คือความคิดเห็นของฉันอย่างเคร่งครัดนั่นคือว่ามีราคาแพงกว่าและเป็นทางออกระยะยาวมาก” Biswas บอกกับ Iflscience

เทคโนโลยีที่อาจอนุญาตให้อินเทอร์เน็ตความเร็วสูงจากระยะทางไกลน่าจะเป็นส่วนเสริมสำหรับการสื่อสารทางวิทยุที่เชื่อถือได้ แต่ช้าลง ถึงกระนั้นทีมยังคงผลักดันซองจดหมายในการทดสอบสิ่งที่เป็นไปได้ พวกเขากำลังทำงานร่วมกับสำนักงานอวกาศยุโรปเพื่อวางสถานีภาคพื้นดินในกรีซเพื่อให้ฤดูร้อนนี้พวกเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าการสื่อสารด้วยเลเซอร์สามารถใช้สถานีภาคพื้นดินกระจายไปทั่วโลก

เทคโนโลยีเป็นก้าวสำคัญสำหรับการสำรวจดาวอังคารในอนาคต - สำคัญสำหรับภารกิจหุ่นยนต์และพื้นฐานสำหรับความพยายามใด ๆ ที่จะให้มนุษย์เดินบนดาวเคราะห์สีแดง อย่างไรก็ตามวันแห่งการเตะกลับและดูวิดีโอแมวบนดาวอังคารยังคงห่างไกล