การสร้างและพัฒนาเลเซอร์เพื่อการสื่อสารในอวกาศ
ช่วงปี พ.ศ.2554 – 2563
มกราคม พ.ศ.2556 องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASAX ใช้เลเซอร์เพื่อฉายภาพ Mona Lisa ไปยัง Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) ที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 390,000 กม. (240,000 ไมล์) เพื่อชดเชยการรบกวนในชั้นบรรยากาศ จึงมีการนำ อัลกอริทึมรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดที่คล้ายกับใช้ในซีดี
กันยายน พ.ศ.2556 ระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์เป็นหนึ่งในสี่เครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่เปิดตัวด้วยภารกิจ NASA LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) หลังจากเปลี่ยนเครื่องไปยังดวงจันทร์เป็นเวลา 1 เดือนและตรวจสอบอวกาศยาน 40 วัน การทดลองการสื่อสารด้วยเลเซอร์ได้ดำเนินการในช่วงสามเดือนในช่วงปลายปี พ.ศ.2556 และต้นปี พ.ศ.2557 ข้อมูลเบื้องต้นที่ส่งคืนจากอุปกรณ์ Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD) บน ลาดี สร้างสถิติความกว้างสัญญาณคลื่นใหม่ ให้กับวงการสื่อสารในอวกาศ
ในเดือนตุลาคม พ.ศ.2556 เมื่อการทดสอบเบื้องต้นโดยใช้ลำแสงเลเซอร์แบบ Pulsing ส่งข้อมูลด้วยระยะทาง 385,000 กม. (239,000 ไมล์) ระหว่างดวงจันทร์กับโลก ส่งข้อมูลผ่านการดาวน์โหลด ที่ทำลายสถิติด้วยอัตรา 622 เมกะบิตต่อวินาที และยังแสดงให้เห็นอัตราการอับโหลดข้อมูลที่ปราศจากข้อผิดพลาด 20 Mbit/s จากสถานีภาคพื้นดินของโลกไปยัง LADEE ในวงโคจรของดวงจันทร์ LLCD เป็นความพยายามครั้งแรกของ NASA ในการดำเนินการสองทางการสื่อสารในอวกาศโดยใช้แสงเลเซอร์แทนคลื่นวิทยุและคาดว่าจะนำไปสู่ระบบเลเซอร์ในการดำเนินงานบนดาวเทียมของ NASA ในอนาคต
พฤศจิกายน พ.ศ.2556 การสื่อสารด้วยเลเซอร์จากแพลตฟอร์มเจตทอร์นาโดได้รับการพิสูจน์เป็นครั้งแรกอย่างประสบความสำเร็จ เครื่องปลายทางเลเซอร์ของบริษัท Mynaric สัญชาติเยอรมัน (เดิมชื่อ Via Light Communications) ใช้เพื่อส่งข้อมูลในอัตรา 1 Gbit/s ในระยะทาง 60 กม. และความเร็วบิน 800 กม./ชม. ความท้าทายเพิ่มเติมในสถานการณ์นี้ ได้แก่ การบังคับการบินที่รวดเร็ว การสั่นที่รุนแรง และผลกระทบของความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ การสาธิตได้รับการสนับสนุนทางการเงินจาก EADS Cassidian และดำเนินการในความร่วมมือกับประเทศเยอรมนี
พฤศจิกายน พ.ศ.2557 มีการใช้การสื่อสารด้วยเลเซอร์แบบ Gigabit ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ European Data Relay System (EDRS) เป็นครั้งแรก มีการสาธิตระบบและการปฏิบัติงานเพิ่มเติม ข้อมูลจากดาวเทียม EU Sentinel-1A ใน LEO ถูกส่งผ่านลิงก์ออปติคัลไปยัง ESA-Inmarsat Alphasat ใน GEO จากนั้นจึงส่งต่อไปยังสถานีภาคพื้นดินโดยใช้ Ka แบบธรรมดา – แบนด์ดาวน์ลิงค์ ระบบใหม่สามารถให้ความเร็วสูงสุด 7.2 Gbit/s เทอร์มินัลเลเซอร์บน Alphasat เรียกว่า TDP-1 และยังคงใช้สำหรับการทดสอบเป็นประจำ เทอร์มินัล EDRS แรก (EDRS-A) สำหรับการใช้งานอย่างมีประสิทธิผลได้เปิดตัวเป็นเพย์โหลดบนยานอวกาศ Eutelsat EB9B และเริ่มใช้งานในเดือนธันวาคม พ.ศ.2559 ดาวน์โหลดข้อมูลปริมาณมากจาก Sentinel 1A/B และ Sentinel 2A/
ยานอวกาศลงพื้น จนถึงเมษายน พ.ศ.2562 มีการดำเนินการมากกว่า 20,000 ลิงค์ (11 Pbit )
ธันวาคม พ.ศ.2557 Optical Payload for Laser comm Science (OPALS) ของ NASA ได้ประกาศความก้าวหน้าในการสื่อสารด้วยเลเซอร์จากอวกาศสู่พื้น โดยดาวน์โหลดด้วยอัตราเร็ว 400 เมกะบิตต่อวินาที ระบบยังสามารถติดตามได้อีกครั้งหลังจากที่สัญญาณหายไปเนื่องจากเมฆปกคลุม การทดลอง OPALS เปิดตัวเมื่อวันที่ 18 เมษายน พ.ศ.2557 ไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) เพื่อทดสอบศักยภาพในการใช้เลเซอร์เพื่อส่งข้อมูลไปยังโลกจากอวกาศ
การสาธิตเลเซอร์คอม LEO-to-ground ครั้งแรกโดยใช้ไมโครแซทเทิลไลท์ของญี่ปุ่น( SOCRATES ) ดำเนินการโดย NICT ในปี พ.ศ.2557 และการทดลองครั้งแรกที่จำกัดด้วยควอนตัมจากอวกาศได้กระทำโดยใช้ดาวเทียมดวงเดียวกันในปี พ.ศ.2559
กุมภาพันธ์ พ.ศ.2559 Google X ประกาศความสำเร็จในการเชื่อมต่อการสื่อสารเลเซอร์ระหว่างลูกโป่งสองลูกด้วยระยะทาง 100 ก.ม.(62ไมล์) เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Ball Loon การเชื่อมต่อมีความเสถียรตลอดหลายชั่วโมงทั้งกลางวัน/กลางคืน และมีอัตราเร็วข้อมูล 155 Mbit/s
มิถุนายน พ.ศ.2561 Facebook เชื่อมต่อ Lab (ที่เกี่ยวข้องกับ Facebook Aquila ) มีรายงานว่าจะได้ประสบความสำเร็จในการเชื่อมต่อแบบสองทิศทาง 10 Gbit /sec อวกาศสู่พื้นดินในความร่วมมือกับ Mynaric การทดสอบดำเนินการจากเครื่องบิน Cessna ทั่วไปในระยะทาง 9 กม. (5.6 ไมล์) ไปยังสถานีภาคพื้นดินแบบออปติคัล ในขณะที่สถานการณ์การทดสอบมีการสั่นสะเทือนของแพลตฟอร์มที่แย่กว่า ความปั่นป่วนของบรรยากาศและโปรไฟล์ความเร็วเชิงมุมมากกว่าแพลตฟอร์มเป้าหมายในสตราโตสเฟียร์ อัพลิงค์ก็ยังสามารถทำงานได้อย่างไม่มีที่ติและบรรลุปริมาณงาน 100% ตลอดเวลา ปริมาณงานดาวน์ลิงก์ในบางครั้งลดลงเหลือประมาณร้อยละ 96 เนื่องจากพารามิเตอร์ซอฟต์แวร์ที่ไม่เหมาะซึ่งกล่าวกันว่าแก้ไขได้ง่าย
เมษายน พ.ศ.2563 Small Optical Link สำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ (SOLISS) ที่สร้างขึ้นโดย JAXA และ Sony Computer Science Laboratories ได้สร้างการสื่อสารแบบสองทิศทางระหว่าง ISS และกล้องโทรทรรศน์ของสถาบันเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารแห่งชาติของญี่ปุ่น
วันที่ 29 พฤศจิกายน พ.ศ.2563 ประเทศญี่ปุ่นได้เปิดตัวดาวเทียมถ่ายทอดข้อมูลระหว่างดาวเทียมด้วยเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์ความเร็วสูง ชื่อ LUCAS (Laser Utilizing Communication System)
พ.ศ.2564
มิถุนายน พ.ศ.2564 ที่สำนักงานพัฒนาอวกาศแห่งชาติสหรัฐเปิดตัวสองดาวเทียมขนาด 12U CubeSats นำส่งด้วยอวกาศยาน Space X Falcon 9 Transporter 2 ภารกิจ Rideshare ภารกิจการโคจรสำรวจติดตามปรากฏการณ์ดวงอาทิตย์ ภารกิจที่คาดว่าจะแสดงให้เห็นถึงการเชื่อมโยง การสื่อสารระหว่างดาวเทียมเลเซอร์และควบคุมจากระยะไกล MQ-9 Reaper
ล่าสุดเมื่อต้นเดือนธันวาคม พ.ศ.2564 Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) ของ NASA ได้รับการเปิดตัวเป็นส่วนหนึ่งของ USAF STP-3 เพื่อสื่อสารระหว่างวงโคจร Geo Synchronous Orbit กับสถานีภาคพื้น
การสื่อสารด้วยเลเซอร์ในห้วงอวกาศจะได้รับการทดสอบในภารกิจ Psyche ไปยังดาวเคราะห์น้อย Psyche ซึ่งคาดว่าจะเปิดตัวในปี พ.ศ.2565 ระบบนี้เรียกว่า Deep Space Optical Communications (DSOC) และคาดว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสารของยานอวกาศ 10 ถึง 100 เท่าเหนือวิธีการทั่วไป
ในอนาคตอันใกล้นี้ สถาบันเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารแห่งชาติของญี่ปุ่น (NICT) จะสาธิตการเชื่อมโยงเลเซอร์สื่อสารแบบสองทิศทาง ที่เร็วที่สุดระหว่างวงโคจร Geo Synchronous Orbit กับภาคสถานีภาคพื้น อัตราเร็วข้อมูล 10 Gbit/sec ในปี พ.ศ.2565 โดยใช้เทอรมินัลเลเซอร์สื่อสาร HICALI (การสื่อสารความเร็วสูงด้วยเครื่องมือเลเซอร์ขั้นสูง) บนดาวเทียม ETS-9 (Engineering Test Satellite IX) เช่นเดียวกับ
การเชื่อมโยงระหว่างดาวเทียมครั้งแรกที่ความเร็วสูงเท่ากันระหว่าง CubeSat ใน LEO และ HICALI ใน GEO เมื่อปีที่แล้ว
ที่มา : https://www.nasa.gov/mission_pages/tdm/lcrd/index.html
แปลและเรียบเรียงโดย ร.อ.ยุทธนา สุพรรณกลาง
