علماء يدرسون.. انتشار أنظمة الاتصالات اللاسلكية على سطح القمر

ترجمة واعداد: خالد قاسم/
كانت اتصالات رواد فضاء أبولو بالأرض بدائية مقارنة بتلك التي نتمتع بها اليوم. قد يكون لدى الجيل القادم من رواد القمر طريقة أكثر دقة للبقاء على اتصال، سواء بعضهم مع بعض، أو معنا على الأرض.
في 20 تموز 1969، شاهد ما يقدر بنحو 600 مليون شخص بثاً مباشراً، لكنه كان بجودة سيئة للغاية، إذ إن الطبيعة التاريخية لأول إنسان يمشي على سطح القمر، التي هي جزء من مهمة أبولو 11 التابعة لناسا، طغت بطبيعة الحال على الجوانب الفنية. الجماهير العالمية اليوم تعتبر البث المباشر العالي الوضوح أمراً مفروغاً منه، وبالنسبة للجيل القادم من رواد الفضاء على سطح القمر، فإن التوقعات ستكون أعلى بكثير.
يجري هذا الاستثمار على مستوى العالم. بين عامي 2021 و2023، قام مشروع LunarLites التابع لناسا، في مركز (غلين) للأبحاث في أوهايو، بتقييم كيفية ترجمة تقنيات الجيل الرابع والجيل الخامس للأرض إلى البيئة القمرية، ولديه الآن مشروعان جديدان مستمران. يدرس مشروع الانتشار على سطح القمر (LSP) كيفية أداء أنظمة الاتصالات اللاسلكية في بيئة سطح القمر.
عمليات محاكاة
يعتزم برنامج (أرتميس) التابع لناسا وضع رواد فضاء في مدار حول القمر في عام 2025، مع هبوط مأهول بعد عام. ويُفضل القطب الجنوبي بسبب المناطق المضاءة بنور الشمس بشكل مستمر، وجليد الماء المتجمد في المناطق المظللة بشكل دائم من الحفر العميقة، وهو مصدر محتمل للمياه والوقود. لكن هذه التضاريس المتنوعة لها أيضاً عيوب، فأحد مواقع الهبوط المحتملة، المعروف باسم (شاكلتون كريتر)، يبلغ عمقه ميلين وعرضه 12 ميلاً.
كجزء من عمليات المحاكاة التي أجراها في عام 2022، قام فريق أبحاث الصحراء ودراسات التكنولوجيا (فئران الصحراء) التابع لناسا بإعادة زيارة موقع صحراوي في ولاية أريزونا. بمجرد استخدامها للتحضير لمهمات أبولو، سمحت هذه الاختبارات الميدانية للوكالة بمقارنة النظرية ببيانات العالم الحقيقي، وإن كان ذلك هنا على الأرض. ولكن بعد أخذ البيئة القمرية المباشرة في الاعتبار، فإن هندسة مدار القمر حول الأرض تجلب تعقيدات إضافية.
يقول أحد خبراء ناسا إن “من القطب الجنوبي القمري، لا يمكن رؤية الأرض إلا لمدة أسبوعين تقريبا من كل شهر، حتى عندما تكون مرئية، فهي دائما أقل من 10 درجات فوق الأفق. وهذا يعني أن الإشارة مباشرة إلى الأرض يمكن أن تتداخل مع نفسها بسبب انعكاسات موجات الراديو خارج التضاريس، وهي ظاهرة تسمى المسارات المتعددة.”
بيانات الأرض والسماء
يجب مراعاة هذا التدهور المحتمل في الأداء. وفي الوقت نفسه، إلى جانب مشروع LSP، تبحث شراكة الجيل الثالث القمري (3GPP) التابعة لناسا في كيفية نشر التقنيات اللاسلكية على القمر. كانت مهمة IM-1 التي قامت بها شركة Intuitive Machines بمثابة علامة فارقة رئيسة بأكثر من طريقة. وتذكر ناسا: “كان ذلك مثيراً بشكل خاص لأن مهمتهم التالية، IM-2 (المقرر إجراؤها في وقت لاحق من هذا العام 2024)، هي أيضا فرصتنا الأولى لإثبات الاتصال الخليوي على القمر وجمع البيانات”.
بمجرد توفر خدمات الجيلين الرابع والخامس على القمر، يمكن لأي رائد فضاء على السطح التواصل بشكل موثوق مع مركباته الجوالة وأدواته وأفراد طاقمه. ويمكن بعد ذلك إرسال أية بيانات تعود إلى الأرض عبر رابط واحد، وهي طريقة فعالة للتواصل عندما يكون الطلب مرتفعاً على المحطات الأرضية الكبيرة. وعلى الجانب البعيد من القمر، هناك أيضاً مشكلة الحفاظ على الاتصالات مع الأرض عندما لا تكون ضمن خط الرؤية. والطريقة الوحيدة لتحقيق ذلك هي عبر القمر الصناعي.
أطلقت الصين أول قمر صناعي في العالم لترحيل البيانات الى القمر، Queqiao-1 في عام 2018 لدعم مهمتها المسماة Chang’e 4، وهو أول هبوط سلس على الجانب البعيد من القمر. ومن المقرر إطلاق Queqiao-2 خلال الأشهر القليلة المقبلة. بينما تطلق وكالة ناسا أقماراً صناعية لترحيل البيانات الى القمر كجزء من مشروعها لأنظمة الاتصالات والملاحة القمرية، كما أن وكالة الفضاء الأوروبية (Esa)، وهي شريك رئيس في مهمات أرتميس، لديها برنامج ضوء القمر الخاص بها.