לקראת הנחיתה ההיסטורית על הירח המתוכננת ל-2025, נאס"א שיגרה ביום שלישי מערכת חדישה שאמורה להאיץ ולייעל את התקשורת בין כדור הארץ לחלל. המשימה, שהיא למעשה הוכחת היתכנות לתקשורת מבוססת לייזר במקום גלי רדיו, שוגרה ביום שלישי ה-7.12, עם המשגר הכבד אטלס 5. להצלחת המערכת יהיו השלכות על תקשורת נתונים בין כדור הארץ לחלל הקרוב, לירח ובעתיד אף למאדים.
כחלק ממהפכת החלל החדש, החזון של נאס"א לעשור הבא כולל תחנת מחקר מאוישת בקוטב הדרומי של הירח, תחנת חלל ירחית ראשונה ותחנת חלל פרטית אחת או יותר במסלול סביב כדור הארץ. זאת ועוד, כל משימות החלל שולחות היום נתונים בנפח הולך וגדל – כמו סרטים ברזולוציית 4k. במציאות כזאת עולה הצורך לבסס תקשורת מהירה ורציפה, ושידורי הרדיו המסורתיים פשוט לא עומדים בקצב. למעשה, גלי האתר כבר הולכים ומצטופפים בגלל מגה מערכי לוויינים כמו סטארלינק – ובספקטרום הרדיו פשוט אין מספיק תדרים פנויים למידע שעתיד לזרום בין הקרקע לחלל, לירח וליעדים רחוקים יותר.
הפתרון שנמצא הוא מעבר לתקשורת אופטית באמצעות קרני לייזר. בנאס"א מאמינים כי תקשורת לייזר תאפשר תעבורת מידע גדולה פי 10 עד 100 מתקשורת רדיו. לצורך הדגמה, במערכת הנוכחית יידרשו שבועיים כדי לשדר מפה מלאה של מאדים חזרה לכדור הארץ. באמצעות לייזר, הזמן הזה יתקצר לתשעה ימים בלבד. וללייזר יש יתרון משמעותי נוסף: הוא שוקל פחות, תופס פחות נפח וצורך פחות חשמל מאשר משדרים ואנטנות רדיו – ופירושו של דבר יותר מקום ואנרגיה למערכות אחרות בחללית.
lcrd_beautyshots_sh4_final_v01.01044_print.jpg
לייזר הוא כל התקן הפולט אור בצורה ממוקדת, כאשר לרוב משתמשים בגלי אור תת-אדום. ככלל, גלי רדיו וגלי אור תת-אדום הם שני סוגים של קרינה אלקטרומגנטית שאנו בני האדם לא מסוגלים לראות, אבל אנחנו מכירים מחיי היומיום כמובן – למשל מהשלט הרחוק המפעיל את הטלוויזיה באמצעות אור תת-אדום.
כאשר נאס"א רוצה לשלוח מידע מכדור הארץ לחלל או להפך, היא מקודדת את המידע הזה באותות אלקטרומגנטיים – שהולכים ומתפשטים עם המרחק. אלא שגלי האור התת-אדום קצרים משמעותית יותר מגלי הרדיו, ופירושו של דבר שאפשר לדחוס יותר מידע באותו זמן. כמובן, תקשורת לייזר בתת-אדום אינה נעה מהר יותר מרדיו – כל הגלים נעים בחלל במהירות האור – אלא שאפשר לקבל יותר מידע באותו פרק זמן, כלומר יותר מידע ב"הורדה" אחת.
בדומה לשלט הרחוק, מערכות לייזר משתמשות באלומה אלקטרומגנטית צרה יותר מאשר משדרי רדיו, כך שהסיכוי להפרעה או לפריצת מידע – למשל ממדינת עוינת – קטן יותר. כמובן, היתרון הזה מהווה גם חיסרון: תקשורת אופטית מצריכה דיוק רב של המערכות המשדרות והקולטות, כאשר סטייה של שבריר המעלה עלולה לאבד את השדר או הקלט.
sAduEZAmpjGzaYXTcoKHcG-970-80.jpg
1.2 ג'יגהבייט לשנייה
המערכת הניסיונית ששוגרה שבוע שעבר, Laser Communications Relay Demonstration, או LCDR, נועדה לבדוק שהטכנולוגיה עובדת לפני שמסתמכים עליה במשימות כמו ארטמיס. הלוויין של צבא ארה"ב שנושא את המערכת ייכנס למסלול גאוסינכרוני מסביב לכדור הארץ (GSO). בגובה של כ-35,000 ק"מ מעל פני הים, משם, מערכת LCDR תנסה לקלוט ולשדר בלייזר לשתי תחנות – אחת בהוואי ואחת בקליפורניה – במטרה לתרגל את הטכנולוגיה ולהעריך את הסיכון של הפרעות אטמוספריות לקרן.
בשלב השני, ב-2022, ישוגר לתחנת החלל הבינלאומית התקן שהוא למעשה מקרן לייזר שיהפוך למשתמש הראשון בחלל של LCDR. ההתקן יאסוף את נתוני המדע מהמכשירים והניסויים בתחנה ויקרין אותם ל-LCDR, שתעביר אותם חזרה לשתי תחנות הקרקע – בנפח של 1.2 גיגהבייט לשנייה.
אם הניסוי יצליח, הוא ישבור את השיא הקודם, שנקבע ב-2013 במסגרת ניסוי ה-Lunar Laser Communication Demonstration, או LLCD, ששידר מידע מהירח לכדור הארץ בנפח של 662 מגהבייט לשנייה.