يعمل نقل البيانات عالي السرعة في الفضاء الحر على تحسين الاتصال للمهام الفضائية. استخدم الباحثون في ETH Zurich المعدِّلات البلازمونية لتحقيق سرعات نقل بيانات قياسية، مما يعد بتعزيز الاتصالات الفضائية وربما الوصول العالمي إلى الإنترنت عالي السرعة. وقد تصل سرعة نقل هذه التقنية إلى 1.4 تيرابت/ثانية، وهو ما سيغير طريقة اتصال العالم.

استخدم العلماء أجهزة تعديل البلازمون - وهي أجهزة تستخدم موجات ضوئية خاصة تسمى بولاريتونات البلازمون السطحية للتحكم في الإشارات الضوئية وتعديلها - لتحقيق معدلات نقل بيانات تصل إلى 424 جيجابت/ثانية عبر رابط بصري مضطرب في الفضاء الحر يصل طوله إلى 53 كيلومترًا (33 ميلًا). يضع البحث الجديد الأساس لروابط اتصالات بصرية عالية السرعة لنقل البيانات في الهواء الطلق أو في الفضاء.

وبالمقارنة مع أنظمة اتصالات الترددات الراديوية التقليدية، يمكن لشبكات الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر أن توفر نقل بيانات عالي السرعة وقدرة عالية مع زمن وصول أقل وتداخل أقل، وبالتالي الاستفادة من استكشاف الفضاء. سيؤدي ذلك إلى زيادة كفاءة نقل البيانات، وتحسين الاتصال، وتعزيز قدرات البعثات الفضائية.

قدم لورينز كولمر من مجموعة Leuthold في ETH Zurich البحث في مؤتمر Frontiers in Optics and Laser Science (FiOLS).

وقال كولمر: "يعد الإرسال عالي السرعة في الفضاء الحر خيارًا لتوصيل العالم ويكون بمثابة نسخة احتياطية في حالة انقطاع الكابلات تحت الماء". "لكنها أيضًا خطوة نحو إنترنت جديد عالي السرعة وبأسعار معقولة يربط العالم. وبهذه الطريقة، يمكن أن يوفر إنترنت مستقرًا وعالي السرعة لملايين الأشخاص غير المتصلين حاليًا بالإنترنت."


الإعداد التجريبي للتجارب الخارجية FSO. مصدر ليزر قابل للضبط (TLS)، مضخم القيادة (DA)، مولد الموجي التعسفي (AWG)، معالج الإشارات الرقمية للمرسل (Tx-DSP)، مضخم الألياف المخدر بالإربيوم (EDFA)، مرشح تمرير النطاق (BPF)، محلل الطيف البصري (OSA)، محاكي تعدد الإرسال بتقسيم الاستقطاب (PDM)، مضخم بصري عالي الطاقة (HPOA)، وحدة التحكم في الوقت الفعلي (RTC)، مرآة قابلة للتشوه (DFM)، مستشعر واجهة الموجة (WFS)، مقياس الطاقة الضوئية (OPM)، محلي مذبذب (LO)، كاشف ضوئي متوازن (BPD)، راسم ذبذبات التخزين الرقمي (DSO)، معالجة الإشارات الرقمية للمستقبل (Rx-DSP). المصدر: لورينز كولمر، ETH زيورخ

تُعد مُعدِّلات البلازما مثالية لوصلات الاتصالات الفضائية لأنها صغيرة الحجم ويمكن أن تعمل بسرعات عالية مع استهلاك منخفض للطاقة في نطاق واسع من درجات الحرارة.

وفي تجارب خارجية باستخدام بصريات الفضاء الحر، حقق الباحثون معدلات نقل معلومات تصل إلى 424 جيجابت/ثانية، أي أقل من عتبة SDFEC البالغة 25% - وهي العتبة التي يمكن للنظام من خلالها إصلاح الأخطاء في البيانات المرسلة على الرغم من التداخل أو الضوضاء. حققت التجارب التي أجريت باستخدام مُعدِّل معدل الذكاء البلازموني في نظام ألياف بصرية قياسي إنتاجية أعلى تصل إلى 774 جيجابت/ثانية/بول، بينما ظلت أقل من عتبة SDFEC البالغة 25%.

بناءً على هذه النتائج، يقول الباحثون إن الجمع بين المعدِّلات البلازمونية والاتصالات البصرية المتماسكة في الفضاء الحر يمكن أن يساعد في زيادة الإنتاجية الإجمالية، ومن المحتمل أن تصل إلى سرعات تصل إلى 1.4 تيرابت/ثانية. تظهر النتائج أيضًا أن تشغيل الروابط الضوئية في الفضاء الحر بأعلى السرعات أكثر فائدة من استخدام تنسيقات التعديل ذات الترتيب الأعلى والروابط ذات السرعة المنخفضة. يقول الباحثون أنه مع مزيد من التحسينات في تصميم الجهاز والتكامل الضوئي، ينبغي أن تكون معدلات نقل البيانات المتعددة الاستقطاب التي تزيد عن 1 تيرابايت/ثانية لكل قناة استقطاب ممكنة.

وقال كولمر: "في الخطوة التالية، سنختبر موثوقية معداتنا على المدى الطويل". "إن الأداء عالي السرعة موجود بالفعل، ولكن علينا أن نضمن أن بإمكانهم العمل لسنوات عديدة في أقسى بيئة - الفضاء."

تم جمعها من / SciTechDaily