Λέιζερ νέας γενιάς θα μας στέλνει σήματα από τον Άρη

Πηγή: NewScientist, Δεκέμβριος 2004

Ένα λέιζερ που θα μπορεί να στέλνει ακτίνες από τον Άρη στη Γη με ρυθμό μετάδοσης 10 φορές καλύτερο από τις σημερινές ραδιοσυνδέσεις, θα σταλεί στον Κόκκινο Πλανήτη το 2009. Αυτό ανακοίνωσαν επιστήμονες της NASA, τονίζοντας ότι λέιζερ αυτό θα είναι το πρώτο τεστ αυτής της προηγμένης τεχνολογίας για το αχανές διάστημα, ενώ μπορεί να σημάνει μια νέα εποχή στις διαστημικές τεχνολογίες.

"Είναι η επόμενη επανάσταση. Πιστεύουμε ότι το λέιζερ θα στέλνει πίσω πολύ μεγάλο όγκο δεδομένων σε πολύ ταχύτερο χρόνο από τους σημερινούς και καταναλώνοντας λιγότερη ενέργεια", λέει ο Stephen Townes, υποδιευθυντής του σχετικού τμήματος που δημιούργησε η NASA.

Το σκάφος της NASA Mars Odyssey που βρίσκεται τώρα σε τροχιά γύρω από τον Άρη είναι εκείνο με τα καλύτερα επικοινωνιακά συστήματα από όλα τα σκάφη που βρίσκονται κοντά στον κόκκινο πλανήτη και στέλνει δεδομένα με ρυθμό 128.000 bits ανά δευτερόλεπτο. Το νέο λέιζερ θα στέλνει σήματα με ρυθμό μεταξύ 1-30 εκατομμύρια bits ανά δευτερόλεπτο, ανάλογα με τη θέση στην οποία θα βρίσκεται κάθε φορά ανάμεσα στη Γη και τον Άρη.

Για τη συλλογή των σημάτων του λέιζερ θα χρησιμοποιούνται διάφορα τηλεσκόπια και κάθε φορά, αναλόγως της θέσης από όπου μεταδίδει το σκάφος τα δεδομένα αλλά και του καιρού στις περιοχές που θα βρίσκονται τα τηλεσκόπια, το κέντρο ελέγχου θα ελέγχει ποιο τηλεσκόπιο είναι σε καλύτερη θέση να σ΄λλέξει τα σήματα.

Το κόστος του λέιζερ έχει υπολογιστεί στα 270 εκατομμύρια δολάρια και θα τοποθετηθεί στο σκάφος Mars Telecommunications Orbiter που θα ξεκινήσει το 2009 και θα είναι εξοπλησμένο και με συστήματα κανονικής ραδιοεπικοινωνίας.

Το σκάφος αυτό θα αποτελέσει το πρώτο διαστημικό κέντρο επικοινωνίας ανάμεσα στις διάφορες διαστημικές αποστολές. Το λέιζερ θα χρησιμοποιεί υπέρυθρες ακτίνες μήλους κύματος λ=1,06 μm, που είναι χιλιάδες φορές μικρότερο από τα ραδιοκύματα. Επεισή το φως ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός, τα μικρότερα μήκη κύματος 'κουβαλούν' περισσότερες πληροφορίες και δεδομένα στον ίδιο χρόνο.

"Είναι κρίσιμο τεστ για το αυξανόμενο πλήθος των διαστημικών αποστολών", λέει ο Joss Bland-Hawthorn, επικεφαλής των επιστημονικών οργάνων του αγγλο-αυσταλιανού Παρατηρητηρίου στο Σίδνευ.

"Οι αστρονόμοι έχουν χάσει τεράστια ποσά δεδομένων από τους πρόσφατους δορυφόρους στον Άρη. Γιατί συγκεντρώνεται πολύ μεγαλύτερη ποσότητα πληροφοριών από αυτή που μεταδίδεται πίσω στη Γη κάθε στιγμή", λέει ο ίδιος. 

Αλλά η ονομαζόμενη οπτική επικοινωνία έχει ορισμένα μειονεκτήματα έναντι των δοκιμασμένων μεθόδων μέχρι σήμερα. Αντίθετα από τα ραδιοκύματα, τα σύννεφα μπορούν να εμποδίσουν τα φωτόνια του λέιζερ. Και οι ακτίνες λέιζερ είναι στενού εύρους (πλάτους) από ότι τα ραδιοκύματα, που σχηματίζουν κώνους, και που λούζουν ολόκληρη τη Γη, κάνοντας έτσι την ακριβή τοποθεσία που θα πέφτει το λέιζερ πολύ σημαντική.

Το νέο πρόγραμμα λέιζερ του Άρη θα χρησιμοποιήσει δύο διαφορετικές περιοχές για να ανιχνεύσει το λέιζερ στη Γη - το τηλεσκόπιο Hale των 5 μέτρων στη νότια Καλιφόρνια και μια σειρά τεσσάρων τηλεσκοπίων των 0,8 μέτρων η θέση των οποίων δεν έχει καθοριστεί ακόμα. Εάν ο καιρός είναι συννεφιασμένος σε μια θέση ενός τηλεσκοπίου, οι αστρονόμοι μπορούν να δοκιμάσουν την επόμενη θέση. Τα μελλοντικά προγράμματα είναι πιθανό να χρησιμοποιήσουν μια δωδεκάδα τηλεσκοπίων  σε όλο τον κόσμο.

Το λέιζερ θα διαβιβαστεί από ένα τηλεσκόπιο 0,3 μέτρων που θα βρίσκεται σε ένα διαστημικό σκάφος γύρω από Άρη, αλλά η ακτίνα θα αποκτήσει ένα πλάτος μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων ώσπου να φθάνει στη Γη. Το σήμα λοιπόν θα φτάνει στη Γη πολύ αδύνατο και θα είναι πολύ δύσκολο να συλληφθεί. Γι αυτό ο Townes αναπτύσσει ανιχνευτές φωτονίων που είναι μερικά μεγέθη πιο ευαίσθητα από εκείνα που χρησιμοποιούνται τώρα.