الصين تنجح في اختبار تقنية ليزرية فائقة السرعة لنقل البيانات بين الأرض والقمر

أعلن مركز تكنولوجيا الفضاء التابع لأكاديمية العلوم الصينية عن نجاحه في إجراء اختبارات لمعدات ليزرية متطورة في المدار القمري، بهدف نقل البيانات بين الأرض والقمر بسرعات قياسية. وتتفوق أجهزة الليزر على الاتصالات الراديوية التقليدية من حيث السرعة وإمكانية التصغير، إلا أن توجيه شعاع ليزري عبر مسافة تزيد عن 400 ألف كيلومتر يمثل تحديًا كبيرًا نظرًا لصعوبة الحفاظ على دقة الإشارة.

وللتغلب على هذه العقبة، ابتكر المهندسون الصينيون نظام توجيه ذكي يأخذ في الاعتبار التأخيرات المدارية وكثافة الغلاف الجوي، مما مكنهم من إنشاء قناة اتصال مستقرة. وقد حققت هذه القناة سرعة نقل بلغت 1 ميغابت في الثانية من الأرض إلى القمر، و100 ميغابت في الثانية من القمر إلى الأرض، وهي سرعات كافية لنقل مقاطع الفيديو والصور والبيانات العلمية في الوقت الفعلي.

تكتسب هذه التقنية أهمية بالغة للبعثات القمرية المستقبلية، بما في ذلك إنشاء محطات دائمة على سطح القمر. وتكمن صعوبة توجيه شعاع الليزر بدقة في أن أي اهتزاز طفيف للمركبة الفضائية أو حركة طبيعية للغلاف الجوي للأرض يمكن أن يؤثر في اتجاه الشعاع، مما قد يؤدي إلى انحراف الإشارة الضوئية كيلومترات عن محطة الاستقبال الأرضية. وقد شبه الباحث يانغ لي هذه العملية بـ "إدخال خيط في إبرة من مسافة ألف كيلومتر".

ولمعالجة مشكلة ضعف الإشارة بعد قطعها لهذه المسافة الهائلة، والتي تصل على شكل فوتونات مفردة، بالإضافة إلى التداخل الشديد من ضوء النجوم والتوهج القمري والإضاءة الليلية للمدن، طور فيزيائيون صينيون كاشفات فائقة التوصيل للفوتونات المفردة. وتم تطوير خوارزميات ترشيح خاصة لتنقية الإشارة المفيدة من الضوضاء الضوئية الدخيلة.

أظهرت نتائج الاختبارات إمكانية تحقيق نقل مستقر للبيانات في الاتجاهين، مما يفتح آفاقًا واسعة لاستكشاف الفضاء. ويُعد إنشاء قناة الاتصال عالية السرعة هذه أمرًا بالغ الأهمية للبعثات المأهولة المستقبلية وبناء محطة أبحاث قمرية دائمة، كما سيسمح بنقل كميات كبيرة من البيانات العلمية ومقاطع الفيديو عالية الوضوح والصور عالية الدقة إلى الأرض بسرعة وكفاءة.