في 11 ديسمبر/كانون الأول، نقلت تجربة الاتصالات البصرية في الفضاء السحيق التابعة لوكالة ناسا مقطع فيديو عالي الدقة من مسافة قياسية بلغت 19 مليون ميل (31 مليون كيلومتر، أي ما يقرب من 80 ضعف المسافة بين الأرض والقمر). يعد هذا الإنجاز جزءًا من عرض لتكنولوجيا وكالة ناسا التي تهدف إلى نقل الفيديو ذي النطاق الترددي العالي وغيرها من البيانات من الفضاء السحيق، مما يتيح إرسال بعثات بشرية مستقبلية خارج مدار الأرض.
حققت وكالة ناسا طفرة في اتصالات الفضاء السحيق، حيث قامت بنقل فيديو عالي الوضوح من مسافة 19 مليون ميل، مما يمهد الطريق لنقل البيانات المتقدمة في استكشاف الفضاء. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
وقال بام ميلروي، المدير المساعد لناسا: "يؤكد هذا الإنجاز التزامنا بتطوير الاتصالات البصرية، وهو عنصر حاسم في تلبية احتياجات نقل البيانات المستقبلية. يعد تحسين عرض النطاق الترددي لدينا أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أهداف الاستكشاف والعلم المستقبلية، ونحن نتطلع إلى التقدم المستمر لهذه التكنولوجيا وتغيير كيفية تواصلنا في المهام المستقبلية بين النجوم."
في 11 ديسمبر، في مختبر الدفع النفاث التابع للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا)، شاهد أعضاء فريق DSOC أول فيديو متدفق عالي الدقة تم إرساله من الفضاء السحيق عبر الليزر. يظهر الفيديو، الذي تم إرساله بواسطة جهاز إرسال واستقبال DSOC على متن المركبة الفضائية Psyche على بعد 19 مليون ميل تقريبًا من الأرض، قطة تدعى Taters. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
أرسل العرض التوضيحي 15 ثانية من الفيديو الاختباري عبر أداة متطورة تسمى جهاز إرسال واستقبال الليزر الطائر (في الصورة أدناه). استغرقت إشارة الفيديو، التي تم إرسالها بأقصى معدل بت للنظام يبلغ 267 ميجابت في الثانية (Mbps)، 101 ثانية للوصول إلى الأرض. الجهاز، الذي لديه القدرة على إرسال واستقبال إشارات الأشعة تحت الحمراء القريبة، ينقل إشارات الليزر المشفرة تحت الحمراء القريبة إلى تلسكوب هيل في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في مقاطعة سان دييغو، كاليفورنيا، حيث يتم تنزيلها. يتم بعد ذلك إرسال كل إطار من مقطع الفيديو "مباشرًا" إلى مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا، حيث يتم تشغيل الفيديو في الوقت الفعلي.
في أبريل 2021، تم عرض جهاز الإرسال والاستقبال الليزري الطائر لعرض تكنولوجيا الاتصالات البصرية في الفضاء العميق (DSOC) في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا، وتم تثبيته لاحقًا في حاوية على شكل صندوق وتم دمجه مع مركبة الفضاء سايكي التابعة لناسا. يتكون جهاز الإرسال والاستقبال من جهاز إرسال ليزر قريب من الأشعة تحت الحمراء يرسل بيانات عالية السرعة إلى الأرض وكاميرا حساسة لحساب الفوتون تستقبل بيانات منخفضة السرعة من الأرض. تم تركيب جهاز الإرسال والاستقبال على مجموعة من الدعامات والمحركات - الموضحة هنا - والتي تعمل على تثبيت البصريات ضد اهتزازات المركبة الفضائية. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
تم تصميم جهاز عرض الاتصالات بالليزر، الذي تم إطلاقه في 13 أكتوبر ضمن مهمة Psyche التابعة لناسا، لنقل البيانات من الفضاء السحيق بمعدلات أعلى من 10 إلى 100 مرة من أنظمة الترددات الراديوية الأكثر تقدمًا المستخدمة حاليًا في مهام الفضاء السحيق. بينما يطير سايكي إلى حزام الكويكبات الرئيسي بين المريخ والمشتري، سيرسل العرض التكنولوجي إشارات ذات معدل بيانات مرتفع إلى أقصى مسافة للكوكب الأحمر من الأرض. ومن خلال القيام بذلك، فإنه يمهد الطريق لاتصالات عالية السرعة قادرة على إرسال معلومات علمية معقدة وصور ومقاطع فيديو عالية الوضوح لدعم القفزة التالية للبشرية: إرسال البشر إلى المريخ.
قال بيل كليبستاين، مدير مشروع العرض الفني لمختبر الدفع النفاث: "أحد أهدافنا هو إظهار القدرة على نقل فيديو النطاق العريض عبر ملايين الأميال. لا يوجد شيء على Psyche يولد بيانات فيديو، لذلك نرسل عادةً حزم اختبار تم إنشاؤها عشوائيًا". "ولكن لجعل هذا الحدث المهم لا يُنسى، قررنا العمل مع المصممين في مختبر الدفع النفاث لإنشاء فيديو ممتع يجسد جوهر العرض التوضيحي الذي كان جزءًا من مهمة Psyche."
في 11 ديسمبر 2023، قامت وكالة ناسا بتشغيل مقطع فيديو فائق الوضوح مدته 15 ثانية من الفضاء السحيق عبر الليزر. بطل الفيديو هو قطة تدعى تاترز. كان ذلك جزءًا من عرض توضيحي لتقنية تسمى Deep Space Optical Communications (DSOC) المرتبطة بالمركبة الفضائية Psyche التي تسافر إلى حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري. تُظهر الرسومات المتراكبة على القطة البرتقالية العديد من الميزات من العرض التكنولوجي، مثل المسار المداري لـ Psyche والمعلومات التقنية حول الليزر. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
في مقطع الفيديو عالي الدقة الذي تم تحميله قبل الإطلاق، يطارد حيوان أليف لموظف في مختبر الدفع النفاث، وهو قطة برتقالية اللون تدعى "تاترز"، مؤشر الليزر، مع بعض الرسومات المتراكبة. تُظهر اللقطات ميزات من العرض التكنولوجي، مثل المسار المداري لـ Psyche، وقبة تلسكوب بالومار، والمعلومات التقنية حول الليزر ومعدل البت للبيانات الخاصة به. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا عرض معدل ضربات القلب واللون وتنوع "البطاطس".
وقال رايان روجالين، مشروع مختبر الدفع النفاث الذي يتولى قيادة الإلكترونيات: "على الرغم من الإرسال من ملايين الأميال، فإنه يرسل الفيديو بشكل أسرع من معظم اتصالات الإنترنت ذات النطاق العريض". "في الواقع، بعد أن يستقبل بالومار الفيديو، فإنه يرسله إلى مختبر الدفع النفاث عبر الإنترنت، وهو أبطأ من إشارة من الفضاء السحيق. لقد قام مختبر التصميم التابع لمختبر الدفع النفاث بعمل رائع لمساعدتنا في إظهار هذه التكنولوجيا - الجميع يحب Taters."
تُظهر شاشة الكمبيوتر في منطقة دعم المهمة "Taters" القطة الصغيرة في لقطة ثابتة من أول فيديو متدفق عالي الدقة يتم إرساله بواسطة الليزر من الفضاء السحيق، بالإضافة إلى دفق البيانات الوارد الذي ينقل إطارات الفيديو. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
هناك أيضًا علاقة تاريخية: بدءًا من عام 1928، ظهرت تماثيل شخصية الكارتون الشهيرة فيليكس القط في البث التلفزيوني التجريبي. اليوم، تعد مقاطع الفيديو والمذكرات الخاصة بالقطط من أكثر المحتويات شيوعًا عبر الإنترنت.
ويأتي هذا الإنجاز الأخير بعد إنجاز "الضوء الأول" في 14 نوفمبر. ومنذ ذلك الحين، أظهر النظام سرعات أكبر لوصلة تنزيل البيانات وتحسين دقة التوجيه أثناء عمليات التفتيش الأسبوعية. وفي مساء يوم 4 ديسمبر، أظهر المشروع معدلات بت للوصلة الهابطة تبلغ 62.5 ميجابت في الثانية، و100 ميجابت في الثانية، و267 ميجابت في الثانية، أي ما يعادل سرعات تنزيل الإنترنت ذات النطاق العريض. خلال هذه الفترة، قام الفريق بتنزيل إجمالي 1.3 تيرابايت من البيانات. وبالمقارنة، قامت بعثة ماجلان التابعة لناسا إلى كوكب الزهرة بنقل 1.2 تيرابايت من البيانات خلال مهمتها بأكملها من عام 1990 إلى عام 1994.
قال كين أندروز، قائد عمليات الطيران في برنامج مختبر الدفع النفاث: "عندما حصلنا على الضوء الأول، كنا متحمسين، ولكننا حذرين أيضًا. إنها تقنية جديدة ونحن نجرب كيفية عملها". "ولكن الآن، بمساعدة زملائنا في Psyche، اعتدنا تدريجيًا على العمل مع النظام ويمكننا قفل المركبة الفضائية والمحطة الأرضية لفترة أطول بكثير من ذي قبل. وخلال كل عملية تفتيش، نتعلم شيئًا جديدًا."
أعضاء فريق مختبر الدفع النفاث يلتقطون صورة جماعية بعد تلقي أول فيديو عالي الدقة من الفضاء السحيق. يظهر أعضاء الفريق عن بعد (بما في ذلك Taters) على شاشة الاجتماع. من اليسار إلى اليمين هم DanGoods، وAbiBiswas، وRyanRogalin، وMeeraSrinivasan، وBillKlipstein، وOliverLay، وChristineChen. مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
يعد العرض التوضيحي للاتصالات الضوئية في الفضاء العميق هو الأحدث في سلسلة من العروض التوضيحية للاتصالات البصرية التي يمولها برنامج مهمة العرض التكنولوجي (TDM) التابع لمديرية مهمة تكنولوجيا الفضاء التابعة لناسا (مديرية مهمة تكنولوجيا الفضاء التابعة لناسا) وبدعم من برنامج الاتصالات والملاحة الفضائية (SCaN) التابع لمديرية مهام عمليات الفضاء التابعة لناسا.
المصدر المجمع: ScitechDaily