Przyszłość podróży kosmicznych. Dane wyślemy na miliony kilometrów

Jeszcze dwa wieki temu ludzie nie wyobrażali sobie momentu, w którym oderwą się od Ziemi. Pierwszy lot samolotem odbył się, w kontekście historycznym, zaledwie 121 lat temu. Od tego czasu technologia rozwinęła się drastycznie i dziś swobodnie możemy latać do każdego zakątka Ziemi. Okazało się również, że nie tylko przestrzeń powietrzna stoi przed nami otworem, ale także przestrzeń kosmiczna. Mniej niż 60 lat upłynęło od eksperymentu braci Wright a pierwszym lotem człowieka w kosmos. W 1961 roku Związek Radziecki udowodnił, że możliwe jest wysłanie człowieka w kosmos i sprowadzenie go bezpiecznie na Ziemię.

Aktualnie przedsiębiorstwa przemysłu kosmicznego oraz narodowe agencje kosmiczne przeprowadzają setki misji kosmicznych rocznie. Zarówno Stany Zjednoczone z sojusznikami, jak i Chiny, czyli aktualnie dwa największe kosmiczne supermocarstwa swój wzrok kierują w stronę Księżyca. O ile od Księżyca dzielą nas "zaledwie" średnio 384 tysiące kilometrów, tak w przypadku dalszych wypraw mogłyby pojawić się problemy z komunikacją. W jaki sposób można je rozwiązać?

Jak przebiega komunikacja Ziemia-kosmos?

Zanim przejdziemy do rozważań na temat przyszłości komunikacji w kosmosie, warto wyjaśnić, w jaki sposób przebiega ona obecnie. Aktualnie najczęściej wykorzystuje się fale radiowe. NASA posiada siatkę gigantycznych anten, rozproszonych po wszystkich siedmiu kontynentach, które zdolne są do odbioru transmisji ze statków kosmicznych. Zapewnienie nieprzerwanej komunikacji wymaga przygotowań, by anteny były gotowe do odebrania sygnału, gdy statek kosmiczny nad nimi przelatuje. Same anteny stacji naziemnych również się między sobą różnią. NASA wykorzystuje zarówno małe anteny o wysokiej częstotliwości, jak i masywne urządzenia o długości nawet 70 metrów. Te ostatnie są w stanie komunikować się z bardzo odległymi misjami, jak np. Voyager.

Niekiedy bezpośrednia komunikacja z Ziemią jest utrudniona. W przypadku takich sytuacji NASA ma w zanadrzu siatkę satelitów przekaźnikowych. W taki sposób komunikuje się np. łazik Perseverance, który przesyła najpierw dane do sond krążących wokół Marsa. Jednym z głównych problemów jest ograniczenie wynikające z prędkości światła. O ile nie sprawia to zbyt dużych kłopotów w przypadku bliskich misji, tak trzeba pamiętać, że Mars znajduje się od 56 do 400 milionów kilometrów od Ziemi.

Czytaj dalej poniżej

Sensacja na Marsie. Odnaleziono niezwykłą skamieniałość Patryk Łobaza

Drugi Polak w kosmosie. Sławosz Uznański zdradza szczegóły misji Patryk Łobaza

Przyszłość komunikacji kosmicznej

Jeżeli NASA, czy Chiny poważnie mówią o tworzeniu baz badawczych na powierzchni Księżyca, a później Marsa, czy jeszcze bardziej odległych planet, będą potrzebne im o wiele bardziej precyzyjne sposoby komunikacji. Aktualnie naukowcy zajmują się testowaniem systemów optycznych, wykorzystujących podczerwień, które byłyby w stanie jednocześnie przesyłać duże ilości danych na większe odległości.

Jeden z takich eksperymentów został przeprowadzony już pod koniec 2023 roku i jego wyniki okazały się obiecujące. Wraz ze startem statku kosmicznego Psyche, zmierzającego w stronę pasma asteroid między Marsem a Jowiszem, przeprowadzono testy systemu DSOC (The Deep Space Optical Communications). Składa się on z nadajnikoodbiornika na pokładzie Psyche oraz infrastruktury naziemnej będącej w stanie wysyłać i odbierać sygnał z terminala. Z ziemi zostaje wysłana wiązka lasera w stronę statku kosmicznego, który wykorzystuje ją jako punkt odniesienia w celu nawiązania komunikacji. NASA poinformowała, że udało im się nawiązać połączenie ze statkiem, gdy ten znajdował się 31 milionów kilometrów od Ziemi. Docelowo może to być nawet odległość ponad 200 milionów kilometrów.

Warto zaznaczyć, że przesyłanie danych podczerwienią zamiast falami radiowymi nie sprawi, że dane przesyłane będą szybciej. Jak już wcześniej wspominałem, ograniczeni jesteśmy tutaj przez prędkość światła. Natomiast zastosowanie systemów DSOC pozwoli nam na przepływ danych co najmniej 10 razy wyższy niż dotychczas, co jest kluczowe w przypadku przesyłanie materiałów, takich jak nagrania w wysokiej rozdzielczości.

Grafika: NASA Jet Propulsion Laboratory