با استفاده از لیزری ضعیفتر از نور داخل یخچال، بهسکوت کاری را انجام داد که پنج برابر سریعتر از استارلینک بود — از جایی که اکثر متخصصان آن را غیرممکن میدانستند.
در آزمایشی در ارتفاع بالا که میتواند آینده ارتباطات ماهوارهای جهانی را تغییر دهد، چین با موفقیت دادهها را با سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه (Gbps) از مداری ژئوسنتر با استفاده از لیزر ۲‑واتی منتقل کرد. این سیگنال که از ۳۶٬۰۰۰ کیلومتری بالاتر از سطح زمین ارسال شد، عملکرد استارلینک را پنج برابر پیشی میگیرد — در حالی که مصرف انرژی بسیار کمتری دارد و نیازی به مجموعه عظیم ماهوارهها نیست.
این پیشرفت، به رهبری پژوهشگرانی از دانشگاه پکن و آکادمی علوم چین، از یک سیستم نوری نوین بهره میگیرد که میتواند یکپارچگی دادهها را حتی در فواصل فراوان و با وجود تحریف سیگنال ناشی از آشفتگیهای جوی حفظ کند. با این نمایش، چین گزینهای جذاب در مقابل مدلهای مدار پایینزمین (LEO) که در حال حاضر بر صنعت اینترنت ماهوارهای تسلط دارند، ارائه میدهد.
فنآوری مورد آزمایش موفقیتآمیز در رصدخانه لیجیانگ در جنوبغرب چین قرار گرفت و گامی ملموس به سوی شبکههای ماهوارهای مبتنی بر لیزر نشان داد — حوزهای که سرعتهای بالاتر، تاخیر کمتر و پهنای باند گستردهتری نسبت به سیستمهای سنتی فرکانس رادیویی (RF) وعده میدهد.
فراتر از LEO: مدل جدیدی برای انتقال دادههای مداری
سیستم چین از رویکرد شلوغ LEO که توسط شرکتهایی مانند SpaceX اتخاذ شده است، فاصله میگیرد؛ این شرکتها بر پایه هزاران ماهواره که در ارتفاع تنها ۵۵۰ کیلومتری بالای سطح زمین میچرخند، کار میکنند. در عوض، دانشمندان چینی یک ارتباط نوری پرسرعت را از یک ماهواره ژئوسنتر، در فاصلهای بیش از ۳۶٬۷۰۰ کیلومتری، نشان دادند.
طبق گزارش South China Morning Post، این آزمایش با استفاده از لیزر ۲‑واتی موفق به دستیابی به سرعت انتقال داده ۱ Gbps شد و کیفیت سیگنال را در بازهای از انتقال حفظ کرد که به ندرت برای چنین پهنای باندی امتحان میشود.
این سیستم بر پایه راهحل دو فناوری به نام همزیستی AO‑MDR استوار است که اپتیک تطبیقی (AO) را برای اصلاح تحریف سیگنال در زمان واقعی با دریافت چندحالت (MDR) ترکیب میکند تا سیگنالهای لیزری پراکنده را بازیابی کند. سیگنال تصحیحشده سپس از طریق یک مبدل نوری چندسطحی (MPLC) به هشت کانال انتقال تقسیم میشود؛ در اینجا الگوریتم زمان واقعی مسیرهای همگنترین را شناسایی میکند و اعتبار را ارتقا داده و خطاهای انتقال را کاهش میدهد.
تحلیل فنی مفصل از طریق Interesting Engineering در دسترس است که تأیید کرد این سیستم نرخ سیگنال قابل استفاده را از ۷۲٪ به ۹۱٫۱٪ ارتقاء داد و پیشرفت قابلتوجهی در پایداری عملکرد در فاصلههای طولانی نشان داد.
لیزر در مقابل رادیو
در حالی که استارلینک شبکه LEO خود را گسترش میدهد و دسترسی به اینترنت با سرعت متوسط دانلود حدود ۶۷ Mbps ارائه میکند، آزمایش چینی مدلی را پیشنهاد میکند که میتواند بهصورت کارآمدتری مقیاسپذیر باشد. سیستمهای سنتی اینترنت ماهوارهای که از سیگنالهای RF استفاده میکنند، بهتدریج تحت فشار شلوغی طیف و محدودیتهای قانونی قرار میگیرند. سیستمهای نوری لیزری، در مقابل، پهنای باند بیشتر، تداخل کم و پروفایل پرتوهای باریکتر فراهم میکنند که امکان ایجاد لینکهای هدفمند و با ظرفیت بالا را میدهد.
علاوه بر این، روش مبتنی بر لیزر وابستگی به سیستمهای تقویتکننده پرمصرف را کاهش میدهد. ماهواره چینی تنها به ۲ وات—تقریباً همانقدر خروجی یک لامپ LED خانگی—نیاز داشت تا دادههای با سرعت بالا را از بیش از ۳۶٬۰۰۰ کیلومتر منتقل کند، در حالی که سیستمهای مبتنی بر RF معمولاً صدها وات انرژی برای فاصلههای مشابه میطلبند.
براساس Acta Optica Sinica که این مطالعه را منتشر کرد، سیستم از ۳۵۷ میکروآینه در آرایه اپتیک تطبیقی برای بازشکلدهی سیگنال ورودی که توسط جو زمین تحریف شده بود، استفاده کرد. سیگنال حاصل به حد کافی قوی و پایدار بود تا در زمان واقعی پردازش و رمزگشایی شود، حتی با وجود تداخلهای طبیعی محیطی.
پایهای برای ارتباطات دفاعی و فضاهای عمیق
دلالتهای این نمایش فراتر از باند پهن عمومی است. سیستمهای ارتباطی لیزری با خطای کم و اطمینانپذیر از مدار ژئوسنتر کاربردهای مستقیم در کنترل و فرماندهی فضایی، ارتباطات نظامی و تلومتری فضاهای عمیق دارند.
ارتباط لیزری همچنین ریسک شناسایی کمتری را فراهم میکند که آن را به گزینهای جذاب برای انتقالات رمزنگاریشده دولتی تبدیل میسازد. گرچه این پروژه بهعنوان یک نمایش علمی مطرح شد، سرمایهگذاری گستردهتر چین در زیرساختهای مبتنی بر ماهواره نشانگر هدفهای استراتژیک بلندمدت است.
ارتباطات لیزری همچنین پشتیبان کنترل واکنشپذیرتر بر ماموریتهای سیاراتی هستند و مزایای بالقوهای برای عملیاتهای آینده بر روی ماه و مریخ دارند. به دلیل تأخیر کم و نرخ خطای پایین، این سیستمها برای جریانهای دادهای با ارزش و زمان حقیقی که در هر بیت اهمیت دارد، ایدهآل هستند — بهویژه در شرایطی که تداخل RF یا فاصله طولانی بهطور سنتی بر صحت انتقال تأثیر منفی داشته است.
چالش اصلی در حال حاضر در مقیاسپذیری این سیستم نهفته است. چین باید چندین ماهواره مدار بالا مجهز به بارهای نوری دقیق مستقر کند و یک شبکه جهانی قابلاعتماد از ایستگاههای زمینی گیرنده را حفظ نماید. اما نسبت هزینه به عملکرد سیستمهای لیزری مبتنی بر GEO میتواند در نهایت از مزیتپذیری مجموعههای LEO که به هزاران ماهواره برای پوشش کامل نیاز دارند، کاسته و رقابتی شگفتانگیز ایجاد کند.
دیدگاهتان را بنویسید