ارتباط لیزری در ماهواره‌ها چه کاربردی دارد و چرا استارلینک می‌خواهد از آن استفاده کند؟

یکی از بزرگترین پیشرفت ها در نسل بعدی سیستم های مخابراتی، لیزرهایی است که نه برای تخریب، بلکه برای انتقال اطلاعات بین ماهواره ها ارسال می شود. استارلینک اسپیس ایکس به تازگی سرویس ارتباط لیزری را برای برخی از مناطق کره زمین راه اندازی کرده است و در این مقاله می خواهیم کمی بیشتر با این فناوری آشنا شویم. جایگزینی ارتباطات فرکانس رادیویی با لیزر تا حدودی شبیه انتقال از کابل‌های مسی در شبکه‌های اینترنت خانگی به کابل‌های فیبر نوری است. این فناوری می تواند سرعت ارتباط را افزایش داده و تاخیر را کاهش دهد. ایلان ماسک، بنیانگذار اسپیس ایکس، قبلاً در ژوئیه 2021 در توییتی درباره این فناوری نوشت: «ارتباطات لیزری در مدار به دلیل سرعت بالاتر نور در خلاء و فاصله کمتر در مقایسه با الیاف زیر دریا، تأخیر در مسافت های طولانی را تا 50 درصد کاهش می دهد.» اتصال ماهواره های Starlink با لیزر اولین سری از ماهواره های لیزری Starlink در ژانویه 2021 به مدار قطبی زمین پرتاب شد. شرکت تحقیقاتی Moffett Nathanson در گزارشی در آوریل 2021 ادعا کرد که تجهیزات لیزری برای دستیابی به هدف Starlink برای پوشش اینترنت ماهواره ای جهانی ضروری است. این شرکت در گزارش خود افزود: «اهمیت اتصال ماهواره ها به یکدیگر را نمی توان دست کم گرفت. این لینک‌های داخلی نه تنها امکان استفاده بهینه‌تر از ظرفیت هدر رفته ماهواره‌ها را در مناطقی که ایستگاه‌های زمینی ندارند، فراهم می‌کند، بلکه امکان سرویس‌دهی به مناطقی را که ایجاد ایستگاه‌های زمینی غیرممکن است، فراهم می‌کند.» تا پیش از این، سرویس Starlink کاربران را قادر می ساخت تا از طریق ماهواره از طریق ایستگاه های زمینی متصل شوند. این ایستگاه ها داده ها را به سرورهای اینترنتی می برند و برای تکمیل اتصال به ماهواره برمی گردند. اما ساخت این ایستگاه های زمینی در تمام نقاط زمین از جمله در نقاط دورافتاده و قطبی امکان پذیر نیست. در نتیجه ماهواره هایی با لینک لیزر داخلی می توانند با ماهواره های دیگر ارتباط برقرار کنند و این چرخه را از مسیر دیگری تکمیل کنند. ارتباطات لیزری همچنین می‌تواند دسترسی پهنای باند بالاتر را با کمک پیشرفت‌های تکنولوژیکی که امکان کنترل دقیق‌تر پرتو را فراهم می‌کند، فراهم کند. بری ماتسوموری، مدیر عامل شرکت ارتباطات نوری BridgeComm، می گوید: “ما معمولاً به 100 گیگابیت در ثانیه دسترسی داریم. اما ما به سمت استفاده از نرخ ترابیت حرکت می کنیم.” ماتسوموری می گوید که اگر واقعاً به سرعت بالا نیاز دارید، مثلاً بالای 10 گیگابیت در ثانیه، فرکانس های رادیویی پاسخگوی شما نخواهند بود. زیرا تمام قسمت های قابل استفاده طیف فرکانس رادیویی از قبل به قسمت های مختلف اختصاص داده شده است. ساخت ماهواره‌های لیزری گران‌تر است و لیزرها می‌توانند دقیقاً گیرنده‌ها را هدف قرار دهند، اما امواج رادیویی به طور گسترده پخش می‌شوند و داده‌ها را در معرض خطر بیشتری برای استراق سمع قرار می‌دهند. «Gain Shotol»، مدیر عملیات SpaceX، اوایل آگوست 2021 گفت که پرتاب فناوری لیزر سرعت پرتاب ماهواره‌های این شرکت را کاهش داده است. علاوه بر این، او در کنفرانس سمپوزیوم فضایی در کلرادو گفت که پایانه های لیزری هزینه بیشتری برای تولید دارند. Mynaric یکی از شرکت هایی است که در زمینه ارتباطات لیزری بین ماهواره ها فعالیت می کند و با دارپا در دولت آمریکا در پروژه ای مشارکت دارد که هدف آن ساخت گره هایی برای ترجمه اطلاعات در شبکه ماهواره های در حال گردش است. این پروژه با همکاری شرکت های دیگر از جمله اینتل در حال اجراست. با این حال، ماتسوموری و مدیر عامل Mynaric می گویند که نباید انتظار زیادی از ارتباطات لیزری در سطح زمین داشت. تفاوت اصلی این فناوری مربوط به سطح جو زمین است. اگرچه ماهواره های جدید اسپیس ایکس پیشرفت های فنی زیادی را به همراه دارند، اما یکی از مشکلات نسل قبلی این ماهواره ها را حل نمی کنند. ستاره شناسان مدت هاست که از روشنایی بالای این تجهیزات ارتباطی شکایت دارند و ادعا می کنند که این ماهواره ها می توانند در رصدهای آنها اختلال ایجاد کنند. با توجه به افزایش روزافزون ماهواره های استارلینک، به نظر می رسد باید برای رفع این مشکل اقدام جدی تری صورت گیرد.