จีนประสบความสำเร็จในการทดสอบ สื่อสารผ่านแสงเลเซอร์ข้ามอวกาศระหว่างโลกและดวงจันทร์

คณะนักวิจัยจากศูนย์เทคโนโลยีและการวิศวกรรมเพื่อการใช้ประโยชน์อวกาศ สังกัดสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน (Chinese Academy of Sciences: CAS) ประสบความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์ในการทดสอบ การสื่อสารด้วยเลเซอร์แบบสองทาง (Two-way Laser Communication) ระหว่างโลกกับดวงจันทร์ด้วยความเร็วสูง ซึ่งเป็นการขยายขอบเขตเทคโนโลยีการส่งสัญญาณด้วยแสงจากวงโคจรต่ำรอบโลกไปสู่อวกาศห้วงลึกอย่างเป็นทางการ

การทดสอบในครั้งนี้ดำเนินมาอย่างต่อเนื่องในวงโคจรยาวนานกว่าหนึ่งปี นับตั้งแต่ปี พ.ศ. 2568 โดยสามารถสื่อสารด้วยแสงเลเซอร์ข้ามระยะทางไกลกว่า 400,000 กิโลเมตรได้สำเร็จ เมื่อเทียบกับระบบสื่อสารด้วยคลื่นไมโครเวฟแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีเลเซอร์ให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงกว่า มอบแบนด์วิดท์ที่กว้างกว่า มีความปลอดภัยของข้อมูลสูงกว่า และตัวอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ยังมีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบากว่าอย่างเห็นได้ชัด

อย่างไรก็ตาม การเล็งแสงเลเซอร์ข้ามระยะทางไกลระหว่างโลกและดวงจันทร์ต้องก้าวผ่านอุปสรรคสำคัญถึง 3 ประการ หยาง เล่ย (Yang Lei) หัวหน้าทีมวิจัยการสื่อสารด้วยเลเซอร์ของ CAS เปรียบเทียบว่า การส่งสัญญาณครั้งนี้เปรียบเสมือนการร้อยเข็มจากระยะทางนับแสนกิโลเมตร เนื่องจากความผันผวนเพียงเล็กน้อยของยานอวกาศ หรือการรบกวนของชั้นบรรยากาศโลก สามารถทำให้ลำแสงเบี่ยงเบนออกไปไกลเป็นระยะทางหลายกิโลเมตรเมื่อถึงเป้าหมาย ทีมวิจัยจึงได้พัฒนาระบบติดตามและจับสัญญาณรูปแบบใหม่ที่สามารถชดเชยความล่าช้าจากการหมุนของวงโคจร สภาพบรรยากาศ และการเดินทางของแสง ทำให้หมวดอุปกรณ์บนโลกและในอวกาศรักษาการเล็งพิกัดได้อย่างแม่นยำตลอดเวลา

นอกจากนี้ เมื่อแสงเลเซอร์เดินทางผ่านอวกาศเป็นระยะทาง 400,000 กิโลเมตร สัญญาณจะอ่อนกำลังลงจนเหลือเพียงอนุภาคแสงไม่กี่โฟตอนเมื่อมาถึงกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก ทั้งยังถูกรบกวนด้วยแสงจันทร์ แสงดาว และแสงไฟจากเมือง คล้ายกับการพยายามฟังเสียงเข็มตกในตลาดที่วุ่นวาย ทีมวิจัยจึงนำเทคโนโลยีตรวจจับโฟตอนเดี่ยวแบบซูเปอร์คอนดักติงร่วมกับอัลกอริทึมที่มีความไวสูงมากมาใช้ดึงสัญญาณสื่อสารที่ถูกต้องออกจากเสียงรบกวนรอบข้าง

เพื่อแก้ปัญหาคอขวดด้านความเร็ว ทีมงานได้พัฒนาเทคโนโลยีประมวลผลสัญญาณแบนด์วิดท์สูงและใช้รหัสเข้ารหัสพิเศษ จนสามารถทำความเร็วในการส่งข้อมูลขึ้นสู่อวกาศ หรืออัปลิงก์ได้ที่ 1.25 เมกะบิตต่อวินาที และความเร็วในการรับข้อมูลกลับลงมายังโลก หรือดาวน์ลิงก์ได้สูงถึง 100 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งการสร้างเครือข่ายความเร็วสูงนี้จะกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำคัญในการรองรับข้อมูลภาพถ่ายความละเอียดสูงและผลการทดลองทางวิทยาศาสตร์ปริมาณมหาศาล สำหรับภารกิจส่งมนุษย์ไปลงจอดบนดวงจันทร์ และการก่อสร้างสถานีวิจัยดวงจันทร์นานาชาติ (International Lunar Research Station: ILRS) ในอนาคตอันใกล้

ข้อมูลอ้างอิง: Xinhua

• Chinese researchers complete Earth-Moon two-way laser link test