تبادل اطلاعات ۱۰۰ برابر سریع‌تر از سیستم‌های رادیویی با مودم‌های نوری ناسا

مودم‌های نوری جدید ناساکه قرار است در سال ۲۰۲۰ در ایستگاه فضایی بین‌المللی به صورت آزمایشی مورد استفاده قرار گیرد، تنها بخشی از پروژه‌‌ی گسترده‌ی این سازمان موسوم به “تثبیت رله‌ی ارتباط لیزری” (LCRD) است. این سیستم لیزری که طبق ادعای ناسا احتمالا در آینده به طور کامل جایگزین سیستم‌های ارتباط فرکانس رادیویی کنونی خواهد شد،‌ در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ برابر سریع‌تر از فناوری‌های ارتباطی کنونی است.

این نخستین‌باری نیست که ناسا سیستم‌های ارتباطی لیزری را با هدف جایگزینی سیستم‌های رادیویی مورد آزمایش قرار می‌دهد. آن‌ها در سال ۲۰۱۳ با کاوشگر جو و محیط غبار ماه (LADEE) قادر به دست‌یابی به سرعت دانلود و آپلود فوق‌العاده بالای ۶۲۲ و ۲۰ مگابیت بر ثانیه، بین مدارهای قمری شدند.

با این حال قرار بر این است که پس از اتمام تست‌های اولیه‌ای که از سال ۲۰۱۹ آغاز خواهند شد، پروژه‌ی LCRD اساس و بنیاد سیستم عملیاتی دیگری باشد. یکی از عواملی که توسعه‌ی سیستم ارتباطی لیزری را ممکن می‌سازد، مودم فوتونیک یکپارچه‌ی ناسا است.

این مودم با نام ILLUMA که مخفف عبارت “مودم و تقویت‌کننده‌ی یکپارچه‌ی LCRD در مدارهای نزدیک زمین” است، شناخته می‌شود و ابعاد آن تقریبا برابر با یک تلفن همراه است. بنابراین ابعاد این مودم چندین برابر کوچکتر از ابعاد گیرنده‌های فیبر نوری بکار گرفته شده در فضاپیماهای کنونی است.

دان کورن‌ول، مدیر بخش ارتباطات و موقعیت‌یابی پیشرفته‌ی ناسا در این خصوص می‌گوید:

مدارهای فوتونیک‌‌ یکپارچه عملکردی مشابه‌ مدارهای یکپارچه‌ی الکترونیکی دارند با این تفاوت که ‌مدارهای فوتونیکی برای انجام بسیاری از عملکردهای خود به جای الکترون از نور استفاده می‌کنند. این فناوری ناسا را قادر به استفاده از ارتباط نوری در LCRD و بسیاری از پروژه‌‌های دیگر خواهد کرد.

مدار فوتونیک فناوری جدیدی نیست اما اصلاح این فناوری و استفاده از آن بدون مواجهه با گلوگاه‌های سرعت در اجزای دیگر، مسئله‌ای چالش برانگیز است که سال‌ها دانشمندان را درگیر خود کرده است. اما در صورت موفقیت ناسا در استفاده از این فناوری، یکی از مزایای آن می‌تواند ساخت ابزارهایی کوچکتر با کارایی بهبود یافته باشد. همچنین احتمالا همانند مدارهای الکترونیکی، امکان چاپ لیتوگرافیکی این مدارها نیز در مقیاسی بزرگ وجود داشته باشد، به این مفهوم که تولید آن‌ها هزینه‌ی پایینی در بر خواهد داشت.

مایک کرایناک، توسعه‌دهنده‌ی اصلی ILLUMA از مرکز پرواز فضایی گادارد ناسا می‌گوید:

ما مدت‌‌ها است که در حال کار روی این پروژه هستیم. این فناوری به ساده‌تر شدن فرایند طراحی سیستم‌های نوری، کاهش ابعاد و مصرف انرژی دستگاه‌‌های نوری، بهبود قابلیت اطمینان آن‌ها و در نهایت ساخت سیستم‌های کم‌هزینه منجر خواهد شد.

این قابلیت جدید تنها در توسعه‌ی سیستم‌های تبادل داده‌ی سریع‌تر بین ماهواره‌‌ها و ایستگاه‌های زمینی ناسا سودمند نخواهد بود. در صورت به ثمر رسیدن این پروژه، شاهد استفاده‌ی گسترده از فناوری فوتونیک یکپارچه در عکس‌برداری پزشکی، فرایندهای تولید و مراکز داده‌ی شرکت‌های اینترنتی مختلف خواهیم بود.

کرایناک در پایان می‌افزاید:

واضح است که هدف ما از توسعه‌ی فناوری مدارهای فوتونیک یکپارچه، بکارگیری آن در ایجاد تحول در سیستم‌های ارتباطی فضایی و ساخت ابزارهای علمی مختلف است. آنچه ما می‌خواهیم، فراهم کردن یک سیستم تبادل داده‌ی سریع‌تر برای جامعه‌ی علمی است. شرکت‌هایی همچون گوگل و فیسبوک نیز به تدریج به استفاده از این فناوری روی خواهند آورد. با توسعه‌ی روش‌هایی برای ساخت مدارهای فوتونیک یکپارچه با هزینه‌ای کمتر از فیبرهای نوری، استفاده از آن نیز به تدریج رواج خواهد یافت. همه چیز در حال پیشروی به این سمت است.