HOT: Trái đất vừa nhận được thông điệp chùm tia laser từ cách xa 16 triệu km ngoài vũ trụ

Thí nghiệm không gian sâu du hành trên tàu vũ trụ Psyche của NASA vừa lần đầu tiên truyền một thông điệp qua tia laser tới Trái đất từ ​​xa ngoài Mặt trăng, một thành tựu có thể thay đổi cách giao tiếp của tàu vũ trụ.

Trong cuộc trình diễn xa nhất từ ​​trước đến nay của loại truyền thông quang học này, Truyền thông quang học không gian sâu (DSOC) đã chiếu một tia laser cận hồng ngoại được mã hóa với dữ liệu thử nghiệm từ vị trí của nó cách đó khoảng 16 triệu km (10 triệu dặm) – gấp khoảng 40 lần xa hơn Mặt trăng là từ Trái đất – đến Kính viễn vọng Hale tại Đài quan sát Palomar của Caltech ở California.

DSOC là một cuộc trình diễn công nghệ kéo dài hai năm trên Psyche khi nó tiến tới mục tiêu chính của nó, tiểu hành tinh Psyche. Bản demo đã đạt được “ánh sáng đầu tiên” vào ngày 14 tháng 11, theo Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA, nơi quản lý cả hai sứ mệnh, nhờ vào một thao tác cực kỳ chính xác giúp bộ thu phát laser của nó khóa vào đèn hiệu laser đường lên mạnh mẽ của JPL tại Đài quan sát Table Mountain của nó, cho phép bộ thu phát của DSOC nhắm tia laser đường xuống vào đài thiên văn của Caltech cách đó 130 km (100 dặm).   

Trudy Kortes, giám đốc Trình diễn Công nghệ tại trụ sở NASA chia sẻ: “Đạt được ánh sáng đầu tiên là một trong nhiều cột mốc quan trọng của DSOC trong những tháng tới, mở đường cho truyền thông tốc độ dữ liệu cao hơn có khả năng gửi thông tin khoa học, hình ảnh độ phân giải cao và truyền phát video để hỗ trợ bước nhảy vọt tiếp theo của nhân loại: đưa con người đi tới sao Hỏa”.

Trước đây, thông tin liên lạc quang học đã được sử dụng để gửi tin nhắn từ quỹ đạo Trái đất nhưng đây là khoảng cách xa nhất từ ​​trước đến nay của chùm tia laser. Trong chùm tia laser, chùm photon chuyển động cùng hướng ở cùng bước sóng. Giao tiếp bằng laser có thể truyền lượng dữ liệu khổng lồ với tốc độ chưa từng có bằng cách đóng gói dữ liệu vào các dao động của các sóng ánh sáng này, mã hóa tín hiệu quang học có thể truyền tin nhắn đến máy thu thông qua chùm tia hồng ngoại (con người không thể nhìn thấy).

NASA thường sử dụng sóng vô tuyến để liên lạc với các sứ mệnh ở xa hơn Mặt trăng và cả hai đều sử dụng sóng điện từ để truyền dữ liệu, nhưng ưu điểm của chùm tia laze là có thể gói gọn nhiều dữ liệu hơn thành các sóng chặt chẽ hơn nhiều. Theo NASA, bản demo công nghệ DSOC nhằm mục đích cho thấy tốc độ truyền tải lớn hơn 10-100 lần so với các hệ thống liên lạc vô tuyến hàng đầu hiện nay.

Việc cho phép truyền nhiều dữ liệu hơn sẽ cho phép các sứ mệnh trong tương lai mang theo các thiết bị khoa học có độ phân giải cao hơn cũng như cho phép liên lạc nhanh hơn trong các sứ mệnh không gian sâu tiềm năng – chẳng hạn như các luồng video trực tiếp từ bề mặt Sao Hỏa. 

Tiến sĩ Jason Mitchell, giám đốc Bộ phận Công nghệ Điều hướng và Truyền thông Tiên tiến trong chương trình Điều hướng và Truyền thông Không gian của NASA, cho biết: “Giao tiếp quang học là một lợi ích cho các nhà khoa học và nhà nghiên cứu, những người luôn mong muốn nhiều hơn từ các sứ mệnh không gian của họ và sẽ cho phép con người khám phá không gian sâu”.

Tuy nhiên, có một số thách thức cần thử nghiệm trước. Khoảng cách truyền thông quang học càng xa thì càng khó khăn hơn vì nó đòi hỏi độ chính xác cao để hướng chùm tia laser. Ngoài ra, tín hiệu của các photon sẽ yếu hơn, mất nhiều thời gian hơn để đến đích, cuối cùng tạo ra độ trễ trong giao tiếp. 

Trong cuộc thử nghiệm vào ngày 14 tháng 11, các photon mất khoảng 50 giây để di chuyển từ Psyche đến Trái đất. Vào thời điểm Psyche đạt đến khoảng cách xa nhất, họ sẽ mất khoảng 20 phút để quay trở lại - khoảng thời gian này đủ dài để cả Trái đất và tàu vũ trụ đều di chuyển, vì vậy tia laser trên cả hai cần phải điều chỉnh cho sự thay đổi vị trí này.

Cho đến nay, cuộc trình diễn công nghệ phá kỷ lục đã rất thành công. Meera Srinivasan, trưởng nhóm vận hành DSOC tại JPL cho biết: “Thử nghiệm đầu tiên kết hợp đầy đủ các tài sản mặt đất và bộ thu phát chuyến bay, yêu cầu các nhóm vận hành DSOC và Psyche phải làm việc song song. Đó là một thách thức ghê gớm và chúng tôi còn rất nhiều việc phải làm, nhưng trong một thời gian ngắn, chúng tôi đã có thể truyền, nhận và giải mã một số dữ liệu”.

Theo IFL Science.