วิวัฒนาการของเลเซอร์เพื่อการสื่อสารในอวกาศ ตอนที่ ๑

การถือกำเนิดนวัตกรรมเลเซอร์เครื่องแรกของโลก

Laser ย่อมาจากคำว่า Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation หมายถึง การขยายลำแสงด้วยวิธีการกระตุ้นการแผ่รังสี แสงเลเซอร์แตกต่างจากแสงทั่วไป ซึ่งมีการกระจายของลำแสง โดยแสงเลเซอร์จะพุ่งตรงไปทิศทางเดียวกัน เลเซอร์เครื่องแรกของโลก ประสบความความสำเร็จในปี พ.ศ.๒๕๐๓ โดย Theodore Harold Maiman ผู้ซึ่งเป็นวิศวกร และนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน โดยเครื่องกำเนิดเลเซอร์สามารถยิงลำแสงได้ตรั้งแรกเมื่อวันที่ ๑๖ พฤษภาคม พ.ศ.๒๕๐๓ โดยแถลงข่าวในวันที่ ๗ กรกฎาคม พ.ศ.๒๕๐๓ ที่เมืองแมนฮัตตัน มลรัฐนิวยอร์ค ประเทศสหรัฐอเมริกา

บริษัทฮิวส์ แอร์คราฟท์ ซึ่งเป็นบริษัทที่ Maiman ทำงานอยู่ในขณะนั้น เป็นผู้ประกาศให้ผู้คนทั่วโลกได้รู้จักกับเลเซอร์ ส่วน Maiman ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ ผลงานของ Maiman นำไปสู่การพัฒนาเลเซอร์ประเภทอื่นๆ ตามมาอีกมากมาย

การสร้างและพัฒนาเลเซอร์เพื่อการสื่อสารในอวกาศ

– ช่วงเวลาก่อนปี พ.ศ.๒๕๓๓

วันที่ ๒๐ มกราคม พ.ศ.๒๕๑๑ กล้องโทรทัศน์ ของอวกาศยาน Serveyer 7 ลงจอดสำเร็จบนดวงจันทร์ ประสบความสำเร็จในการตรวจพบแสงเลเซอร์จาก แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์แบบอาร์กอน ๒ จุด คือ จากยอดหอดูดาวแห่งชาติ ในมลรัฐแอริโซนา และ Table Mountain Observatory ใน Wright wood มลรัฐแคลิฟอร์เนีย

– ช่วงปี พ.ศ.๒๕๓๔ – ๒๕๔๓

พ.ศ.๒๕๓๕ Galileo เป็นอวกาศยาน American Robotics Space Probe ภารกิจโคจรรอบดาวพฤหัสบดี เดินทางถึงดาวพฤหัสบดีเมื่อวันที่ ๗ ธ.ค.๒๕๓๘ ได้พิสูจน์ความสำเร็จในการตรวจจับแสงเลเซอร์แบบทางเดียวจากพื้นโลก จากเลเซอร์บนพื้นดินสองดวงสามารถตรวจพบจากระยะ ๖,๐๐๐,๐๐๐ กม. (๓,๗๐๐,๐๐๐ ไมล์)

พ.ศ.๒๕๓๘ การเชื่อมโยงเลเซอร์สำหรับการสื่อสารในอวกาศ ประสบความสำเร็จครั้งแรก ซึ่งดำเนินการ โดยประเทศญี่ปุ่น ระหว่าง JAXA ‘s ดาวเทียม ETS-VI GEO ขนาด ๑.๕ เมตร(๔ ฟุต ๑๑ นิ้ว) สถาบันเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (NICT) ‘ s สถานีรับแสงภาคพื้นโตเกียวอัตราส่งข้อมูล ๑ Mbit/sec

– ช่วงปี พ.ศ.๒๕๔๔ – ๒๕๕๓

พฤศจิกายนปี พ.ศ.๒๕๔๓ การเชื่อมโยงเลเซอร์ intersatellite ในอวกาศ ได้สำเร็จครั้งแรกของโลก โดยองค์การอวกาศยุโรป (ESA) ดาวเทียม Artemis ให้การเชื่อมโยงการส่งข้อมูลทางแสงกับ CNES ดาวเทียมสำรวจโลก อัตราส่งข้อมูล ๕๐ Mbit/sec ในระยะทาง ๔๐,๐๐๐ กม. (๒๕,๐๐๐ ไมล์) ของลิงก์ LEO – GEO

พฤษภาคม พ.ศ.๒๕๔๘ ได้ทดสอบทางวิศวกรรมการสื่อสารด้วยแสงเลเซอร์แบบไป-กลับสองทางระหว่าง Kirari ที่ญี่ปุ่น กับ ดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร Optical intersatellite ด้วยเครื่องวัดระยะสูงแบบเลเซอร์ของเมอร์คิวรี บนอวกาศยาน เมสเซนเจอร์ เลเซอร์นีโอไดเมียมอินฟราเรดแบบปั๊มไดโอด ซึ่งเดิมได้รับการออกแบบให้เป็นเครื่องวัดระยะสูงสำหรับภารกิจโคจรรอบดาวพุธ แต่สามารถสื่อสารด้วยระยะทาง ๒๔,๐๐๐,๐๐๐ กม. (๑๕,๐๐๐,๐๐๐ ไมล์) ในขณะที่อวกาศยานบินผ่านเข้าใกล้โลก

พ.ศ.๒๕๔๙ ญี่ปุ่นได้ดำเนินการดาวน์ลิงก์การสื่อสารด้วยเลเซอร์ LEO สู่พื้นเป็นครั้งแรกจากดาวเทียม OICETS LEO ของ JAXA และสถานีภาคพื้นดินแบบออปติคัลของ NICT

พ.ศ.๒๕๕๓ ESA ใช้เทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่ออัตราส่งข้อมูล ๑.๘ Gbit/sec ระยะทาง ๔๕,๐๐๐ กม. (๒๘,๐๐๐ ไมล์) ซึ่งเป็นระยะห่างของลิงก์ LEO – GEO เทอรมินัลดังกล่าว ได้รับการทดสอบเรียบร้อยแล้วในระหว่างการตรวจสอบในวงโคจร โดยใช้ดาวเทียมเรดาร์ Terra SAR-X ของเยอรมัน และดาวเทียม American Near Field Infrared Experiment (NFire) Laser Communication Terminals (LCT) สองเครื่อง เพื่อใช้ในการทดสอบนี้ ได้รับการสร้างโดยบริษัท Tesat – Space com ของประเทศเยอรมนี โดยความร่วมมือกับ German Aerospace Center (DLR)