Penerima baru akan mempromosikan komunikasi antarplanet

Jika orang ingin bepergian melintasi tata surya, mereka harus bisa berkomunikasi. Jika kita menantikan misi awak ke Bulan dan Mars, teknologi komunikasi akan menjadi tantangan yang belum pernah kita hadapi sejak tahun 1970-an.

Kami berkomunikasi dengan misi robot melalui sinyal radio. Ini membutuhkan jaringan antena radio yang besar. Pesawat ruang angkasa memiliki penerima yang relatif lemah, jadi Anda perlu mengirim sinyal radio yang kuat. Mereka juga mengirim kembali sinyal yang relatif lemah. Anda membutuhkan piringan radio sensitif yang besar untuk menangkap jawabannya. Untuk pesawat luar angkasa di luar orbit Bumi, ini dilakukan oleh Deep Space Network (DSN), yang merupakan kumpulan teleskop radio yang dirancang khusus untuk pekerjaan itu.

Satu-satunya misi awak besar yang kami miliki saat ini adalah Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Karena ISS hanya mengorbit sekitar 400 kilometer di atas bumi, pengiriman sinyal radio bolak-balik relatif mudah. Tapi saat manusia melakukan perjalanan lebih jauh ke luar angkasa, kita membutuhkan Jaringan Luar Angkasa yang jauh lebih kuat daripada yang sekarang. Mengingat banyaknya misi aktif, DSN sudah didorong ke batas datanya. Misi manusia membutuhkan lebar pesanan yang lebih besar.

Untuk Misi Apollo ke bulan, NASA telah mengembangkan sistem komunikasi radio baru yang dikenal sebagai Unified S-band atau USB. Transmisi sebelumnya dengan orbit rendah menggunakan saluran radio terpisah untuk data suara, telemetri, dan pelacakan. Teleskop radio pada saat itu tidak cukup sensitif untuk menangkap data jarak bulan independen ini, jadi USB menggabungkannya menjadi satu aliran data. Tapi itu pun tidak cukup kuat untuk merekam sinyal video dari bulan. Dibutuhkan teleskop radio Parkes, salah satu antena radio terbesar dan paling sensitif pada masanya, untuk menangkap video samar dan beresolusi rendah dari pendaratan pertama di bulan.

Ketika kita kembali ke bulan dan menempatkan langkah pertama kita di Mars, kita tidak hanya menginginkan data ilmiah, tetapi juga input video langsung, gambar resolusi tinggi, dan bahkan tweet dari para astronot. Bayangkan Anda ingin melakukan streaming gigabyte data antara Bumi dan Mars. Bahkan jaringan radio yang paling canggih pun tidak dapat menjangkau bandwidth. Sementara NASA mengerjakan desain radio modern, komunikasi radio mungkin tidak dapat memenuhi semua kebutuhan kita.

Sebuah studi baru mencari alternatif. Ini menggunakan cahaya tampak daripada radio. Meskipun cahaya tampak dapat membawa lebih banyak data karena panjang gelombangnya yang lebih pendek, ia juga menyebar lebih mudah dan kehilangan ketepatan dalam jarak yang lebih pendek. Untuk mengatasi hal tersebut, tim menyarankan agar sinyal tersebut digabungkan dengan sinyal referensi kedua. Semuanya kemudian dipandu oleh serat optik non-linier, yang menghasilkan sinyal ketiga yang disebut gelombang diam. Ketiganya kemudian diperkuat dan dikirim dalam perjalanan. Di sisi lain, sinyal ditangkap dan diproses. Karena gelombang idle bergantung pada dua sinyal lainnya, itu dapat digunakan untuk merekonstruksi sinyal asli tanpa banyak kehilangan data. Dalam eksperimen laboratorium, tim mencapai kecepatan data lebih dari 10 Gb / s, sepuluh kali lebih tinggi dari teknologi saat ini.

Karya ini masih sangat eksperimental, jadi masih terlalu dini untuk mengetahui apakah ini akan menyelesaikan tantangan penjelajahan ruang angkasa manusia. Tapi siapa tahu, itu mungkin teknologi yang memungkinkan astronot mengirim selfie Instagram dari dunia lain.

Referensi: Kakarla, R., Schröder, J. & Andrekson, PA “Satu penerima foton per bit yang menggunakan amplifikasi sensitif fase hampir senyap. ” Cahaya: Sains dan aplikasi Penerbangan. 9, tidak. 153 (2020)