الليزر يشق الغلاف الجوي ويوفر اتصالات فائقة السرعة

أنشأ علماء من أستراليا وفرنسا نظام اتصال بالأجهزة الفضائية أكثر استقرارا باستخدام أشعة الليزر. ستساعد هذه التكنولوجيا على دراسة الأرض من المدار وحتى دراسة خصائص المكان والزمان.

وتفيد مجلة Nature Communications ، بأنه لا يمكن تخيل العالم المعاصر من دون الأقمار الصناعية. هذه الأقمار ترسم الخرائط وتتابع تغيرات الطقس وتساعد في التنقيب عن مكامن الخامات، ومراقبة البيئة وغير ذلك.

وتجري الاتصالات مع الأقمار الصناعية عادة بمساعدة موجات الراديو. ولكن عدد الأقمار الصناعية في ازدياد مستمر، لذلك تزداد المنافسة على ترددات موجات الراديو أيضا. وبالإضافة إلى هذا، فإن كثرة المعلومات التي تجمعها هذه الأقمار في تزايد مستمر، وسرعة إرسالها عبر الاتصالات اللاسلكية غير كافية.

لذلك فإن أشعة الليزر ستكون الحل الأفضل لهذه المشكلة، حيث ستتمكن الأقمار الصناعية من نقل كمية كبيرة من المعلومات إلى الأرض بالسرعة المطلوبة. ولكن لهذه التكنولوجيا عيب كبير.

ويكمن هذا العيب في أن للأرض غلاف جوي غير مستقر، حيث تتغير شفافيته باستمرار، وهذا يسبب انحراف شعاع الليزر عن الهدف المطلوب ويدخل في الإشارة ضوضاء ضارة، ما يؤدي إلى تدهور جودة الاتصال.

ويقول الباحث ساشا شيدوي من جامعة غرب أستراليا، “يمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعدنا في زيادة سرعة ارسال البيانات من الأقمار الصناعية إلى الأرض بعدة مرات. وسيكون بإمكان الجيل المقبل من الأقمار الصناعية، إرسال كميات أكبر من المعلومات المهمة إلى الأرض وبسرعة عالية”.

وقد تمكن العلماء من حل هذه المشكلة جزئيا باستخدام ابتكاراتهم المستخدمة في التلسكوب اللاسلكي العملاق SKA قيد الإنشاء حاليا. فقد اتضح لهم أن طرق استقرار الإشارة التي ستستخدم في هذا التلسكوب يمكن استخدامها في الاتصالات بأشعة الليزر. كما تمكن الخبراء من الحفاظ على استقرار شعاع الليزر باستخدام مرآة متحركة، فعند حدوث أي انحراف في مسار الشعاع، يحسب الكمبيوتر كم يجب تحريك المرآة لتصحيحه والحفاظ على مساره المطلوب.

وقد اختبر الباحثون هذه التكنولوجيا في نقل المعلومات بين بنايتين تفصل بينهما مسافة 265 مترا، وليس بين الأرض والمدار. وقد أظهرت النتائج أن الاتصال بقي مستقرا لنقل البيانات بالليزر.

وبالإضافة إلى هذا، اتضح أن استقرار قناة الاتصال كبير جدا، بحيث يمكن استخدامها للتحقق من دقة الساعة الذرية. وبهذه الطريقة يمكن مرة أخرى اختبار النظرية النسبية العامة لأينشتاين، التي تنص، على أن الوقت يتدفق ببطء على سطح الأرض مما في الفضاء. وهذا مجرد أحد مجالات استخدام التكنولوجيا الجديدة.