ภาพยนตร์หรือรายการโทรทัศน์จะสามารถทำให้การสื่อสารผ่านอวกาศดูง่ายดายหรือไม่ นักบินอวกาศที่อยู่บนดาวเคราห์ซึ่งห่างจากโลกอันไกลโพ้น จะสามารถทำการวิดีโอแชทกับคนที่รักได้อย่างชัดเจนและไม่มีหน่วงเวลา (Delay)
ระบบสื่อสารที่คิดไว้จะตรงกับความเป็นจริงที่โลกเรามีอยู่หรือไม่? อาจมีอยู่นะ แต่ก็คงทำไม่ได้ทั้งหมดสะทีเดียว
การสื่อสารไปยังอวกาศ หรือสื่อสารจากอวกาศ เป็นความพยายามที่ท้าทายอย่างมาก นาซา (NASA) ผู้ซึ่งมีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญในด้านการส่งข้อมูลจากอวกาศมายังสถานีโลก
โปรแกรมการสื่อสารและนำทางอวกาศ หรือ Space Communications and Navigation (SCaN) ของนาซา ได้เปิดช่องทางสื่อสารไม่ว่าจะเป็นระหว่างนักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ยานสำรวจบนดวงอังคาร หรือภารกิจ Artemis ไปยังดวงจันทร์
บทความนี้จะพาทุกคนมาดูความท้าทาย 7สิ่งของการสื่อสารผ่านอวกาศควบคู่ไปกับเทคโนโลยีและขีดความสามารถที่นาซาได้ก้าวข้ามสิ่งเหล่านั้นผ่านมาได้
1. พื้นฐาน (Basic) มองภาพอย่างง่าย
การสื่อสารผ่านอวกาศจะขึ้นอยู่ปัจจัย 2 อย่างคือ ตัวส่ง (Transmittor) และ ตัวรับ (Receiver) โดยตัวส่งจะมีการเข้ารหัส (Encode) ข้อความและส่งผ่านตัวกลางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยการมอดูเลชั่น (Modulation) ที่เป็นการเปลี่ยนคุณสมบัติของเคลื่อนให้เป็นตัวแทนของข้อมูล โดยคลื่นจะส่งไปยังตัวรับ และตัวรับจะทำการดีมอดูเลชั่น (Modulation) และทำการถอดรหัสของข้อความที่ส่งมา
ลองพิจารณา Wifi Router และเครื่องต่าง ๆ ที่ต่อเข้ากับเครือข่ายที่บ้าน แต่ละเครื่องจะได้รับสัญญาณจาก Router ที่เป็นเครื่องส่งข้อมูลมาจากอินเตอร์เนต นี้แหละคือหัวใจของเชื่อมต่อ ให้มองการเชื่อมต่อไร้สายภายในบ้านให้ดูคล้ายการทำงานที่ซับซ้อนของการสื่อสารผ่านอวกาศ จะแตกต่างแค่ขนาดที่ใหญ่กว่าและระยะห่างที่ไกลมากเท่านั้น
2. เครือข่ายของสถานีภาคพื้น (Ground Networks)
การสื่อสารจากอวกาศนั้น มีส่วนเกี่ยวข้องมากกว่าแค่สายอากาศ (Antenna) บนโลกที่ใช้ชี้ไปยังดาวเทียมหรือวัตถุอวกาศเท่านั้น นาซามีการขยายเครือข่ายสายอากาศ ครอบคลุมทั้ง 7 ทวีปของโลก เพื่อการรับสัญญาณที่ส่งมาจากดาวเทียมหรืออวกาศยาน โดยวิศวกรเครือข่ายของนาซาได้วางแผนการสื่อสารอย่างระมัดระวังระหว่างสถานีภาคพื้นและภารกิจ เพื่อให้มั่นใจว่าสายอากาศเหล่านั้น มีความพร้อมเพื่อการรับสัญญาณจากอวกาศยานที่พาดผ่านเหนือหัวไป
จากสายอากาศสถานีภาคพื้นความถี่สูงมาก (Very High Frequency ;VHF) ขนาดเล็ก ที่สามารถรองรับการสื่อสารไปยังสถานีอวกาศ ไปยังสายอากาศขนาดใหญ่ 230 ฟุต ที่ไว้สำหรับสื่อสารในภารกิจอวกาศที่ไกลออกไปเช่น Voyager Spacecraft ที่ระยะห่างจากโลกมากกว่า 11 พันล้านไมล์
3. รีเลย์อวกาศ (Space Relays)
ในส่วนเพิ่มเติมของการสื่อสารโดยตรงมายังโลก (Direct-to-Earth Communications) หลายภารกิจของนาซานั้นทำงานขึ้นอยู่ดาวเทียมรีเลย์เพื่อที่จะรับสัญญาณลงมายังสถานีภาคพื้น ยกตัวอย่างเช่น การสื่อสารของสถานีอวกาศผ่านทางดาวเทียม Tracking and Data Relay หรือ TDRS ที่จะทำการส่งข้อมูลไปยังสถานีภาคพื้นใน New Mexico และ Guam หรือยานสำรวจ Mars 2020 Perseverance Rover ที่จะทำการส่งผ่าน Obiter โคจรรอบดาวอังคาร และทำการส่งต่อข้อมูลมายังโลก
ทั้งนี้รีเลย์ยังมีข้อดีในด้านความพร้อมใช้งานในการสื่อสาร (Communications Availability) ยกตัวอย่างเช่น การใช้ TDRS ที่โคจรอยู่ใน 3 เขตเหนือโลกนั้น จะสามารถสร้างพื้นที่ครอบคลุมในการสื่อสารรอบโลกได้ รวมถึงให้การสื่อสารแบบเกือบต่อเนื่อง (Near-continuous Communications) ระหว่างภารกิจในชั้นวงโคจรรอบโลกระดับต่ำและสถานีภาคพื้น มากกว่าที่จะต้องรอเวลาเชื่อมต่อขณะที่พาดผ่านสถานีเท่านั้น ซึ่งผู้ใช้งาน TDRS สามารถส่งต่อข้อมูลได้ 24 ชั่วโมงต่อวัน ตลอดสัปดาห์
ความท้าทายยังไม่จบเพียงเท่านี้ ยังมีปัจจัยอื่นที่สร้างความยากลำบากให้กับการสื่อสารผ่านอวกาศ จะมีต่อกับนาซากับการก้าวข้ามความท้าทายในการสื่อสารผ่านอวกาศ (Space Communication) ตอนที่ 2
ที่มา : https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/space-communications-7-things-you-need-to-know
ผู้เรียบเรียง : ร.อ.สุทธิพงษ์ โตสงวน
