මානව වර්ගයා අභ්යවකාශය ජය ගැනීම සඳහා තබන පියවර දිනෙන් දිනම වඩාත් වේගවත් හා සංකීර්ණ වෙමින් පවතී. අනාගත චන්ද්ර ගවේෂණ, චන්ද්ර පෘෂ්ඨය මත ස්ථිර පර්යේෂණ මධ්යස්ථාන පිහිටුවීම සහ අඟහරු වෙත යන මානව ගමන් සඳහා අතිවිශාල දත්ත ප්රමාණයක් පෘථිවිය සහ අභ්යවකාශ යානා අතර හුවමාරු කරගැනීමේ අවශ්යතාවයක් මතුව තිබේ. මෙතෙක් කල් මේ සඳහා භාවිතා කළ සාම්ප්රදායික රේඩියෝ තරංග තාක්ෂණයේ සීමාවන් අභිබවා යමින්, චීන විද්යාඥයන් විසින් පෘථිවිය සහ චන්ද්රයා අතර අතිශය සාර්ථක ද්වි-මාර්ග අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය පිළිබඳ පරීක්ෂණ මාලාවක් අවසන් කර ඇත.
චීන විද්යා ඇකඩමියේ (Chinese Academy of Sciences) අභ්යවකාශ තාක්ෂණ හා ඉංජිනේරු මධ්යස්ථානය මගින් මෙහෙයවන ලද මෙම ව්යාපෘතිය හරහා කිලෝමීටර් 400,000 කට වඩා වැඩි දුරක් පුරා පූර්ණ ක්රියාකාරී දත්ත හුවමාරු නාලිකාවක් පවත්වා ගැනීමට හැකි වී තිබේ. ෂින්හුවා පුවත් සේවයට අනුව, මෙම ජයග්රහණය මගින් අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය තාක්ෂණය මුළුමනින්ම නව පරිච්ඡේදයකට යොමු කර ඇත.
රේඩියෝ තරංගවල සිට ලේසර් තාක්ෂණය දක්වා: සන්නිවේදනයේ පරිණාමය
දශක හතකට ආසන්න කාලයක් පුරා අභ්යවකාශ ගවේෂණයේදී තොරතුරු සම්ප්රේෂණය සඳහා මූලික වශයෙන් භාවිතා වූයේ රේඩියෝ තරංග හෙවත් ක්ෂුද්ර තරංග (Microwaves) තාක්ෂණයයි. කෙසේ වෙතත්, නූතන අභ්යවකාශ යානා මගින් ලබාගන්නා අධි-විභේදන (High-Definition) ඡායාරූප, 3D සිතියම්, සහ 4K/8K සජීවී වීඩියෝ දර්ශන පෘථිවියට එවීම සඳහා මෙම රේඩියෝ නාලිකා ප්රමාණවත් නොවේ. රේඩියෝ තරංගවල ඇති කලාප පළල (Bandwidth) සීමිත වීම මෙයට ප්රධාන හේතුවයි.
මෙහිදී අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය හඳුන්වා දීම අභ්යවකාශ ක්ෂේත්රයේ විශාල විප්ලවයක් ඇති කිරීමට සමත් විය. රේඩියෝ තරංගවලට වඩා දහස් ගුණයකින් කෙටි තරංග ආයාමයක් ඇති දෘශ්ය ආලෝකය (Optical light) හෝ අධෝරක්ත ලේසර් (Infrared Lasers) භාවිත කිරීම මගින් තත්පරයකට හුවමාරු කළ හැකි දත්ත ප්රමාණය (Data Rate) සිය දහස් ගුණයකින් වැඩි කරගත හැක.
මීට අමතරව, ලේසර් කදම්භ එකිනෙකට ඉතා සමීපව සහ ඍජුව ගමන් කරන බැවින්, බාහිරින් සිදුවන සංඥා බාධාවන්ට (Interference) ඇති ඉඩකඩ ඉතා අවමය. ලේසර් පද්ධති සඳහා අවශ්ය වන උපකරණ ප්රමාණයෙන් සහ බරින් කුඩා වන බැවින් අභ්යවකාශ යානාවල බර අඩු කරගැනීමට සහ ඉන්ධන පිරිමැසීමට ද හැකියාව ලැබේ. මෙම හේතූන් නිසා අනාගත ගැඹුරු අභ්යවකාශ ගවේෂණයේ පදනම ලෙස අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය තේරී පත්වී ඇත.
ටයිටන් මත මිනිස් ජනාවාස පිහිටුවීමේ අනාගත හැකියාව සහ පවතින අභියෝග
කිලෝමීටර් 400,000ක් දුර ඇති ඉඳිකටුවකට නූලක් දැමීම: ලෙසර් සන්නිවේදනයේ ප්රධාන තාක්ෂණික අභියෝග තුනක්
පෘථිවියේ සිට කිලෝමීටර් 400,000ක් පමණ ඈතින් පිහිටි චන්ද්රයා වෙත ලේසර් කදම්භයක් යැවීම සහ නැවත ලබාගැනීම තාක්ෂණික වශයෙන් අතිශය දුෂ්කර කාර්යයකි. මෙම පරීක්ෂණයේදී චීන ඉංජිනේරුවන්ට ප්රධාන තාක්ෂණික අභියෝග තුනකට මුහුණ දීමට සිදු විය:
- අතිශය නිරවද්යතාවයකින් ලේසර් කදම්භ ඉලක්ක කිරීම (Precision Beam Targeting).
- පෘථිවියට ළඟා වන අතිශය දුර්වල ආලෝක සංඥා ග්රහණය කරගැනීම (Weak Signal Detection).
- සම්බන්ධතාවයේ ඉහළ වේගය නිරන්තරයෙන් පවත්වා ගැනීම.
අතිශය නිවැරදි ඉලක්කගත කදම්භ පාලනය
අභ්යවකාශ යානයක ඇතිවන කුඩාම කම්පනයක් හෝ පෘථිවි වායුගෝලයේ ඇතිවන චලනයක් නිසා පවා ලේසර් කදම්භයේ ගමන් මාර්ගය වෙනස් විය හැක. චන්ද්ර කක්ෂයේ පවතින දෘශ්ය උපකරණයක සිදුවන කෝණික අංශකයකින් ඉතා කුඩා කොටසක අපගමනයක් (Deviation) නිසා පවා පෘථිවියේ පිහිටි ග්රාහක ස්ථානයෙන් කිලෝමීටර ගණනක් ඈතට ලේසර් එළිය විසි වී යා හැක.
මෙම අභියෝගයේ තරම විස්තර කරමින් පර්යේෂක යැං ලී (Yang Li) සඳහන් කළේ, “පෘථිවිය සහ චන්ද්රයා අතර සන්නිවේදනය ස්ථාපනය කිරීම යනු කිලෝමීටර් දහසක දුර සිට ඉඳිකටුවකට නූල දැමීමට උත්සාහ කිරීම වැනි අතිශය දුෂ්කර ක්රියාවක්” බවයි.
මෙම ගැටලුව ජය ගැනීම සඳහා චීන ඉංජිනේරුවන් විසින් කෘතිම බුද්ධිය සහ ස්මාර්ට් ලුහුබැඳීමේ පද්ධති (Smart Tracking Systems) සංවර්ධනය කරන ලදී. පෘථිවියේ සහ චන්ද්රයාගේ කක්ෂීය චලනයන්, සංඥා ගමන් කිරීමට ගතවන කාලය (Relativistic delays) සහ වායුගෝලීය ඝනත්ව වෙනස්වීම් තත්ය කාලීනව (Real-time) ගණනය කරමින් කදම්භය නිවැරදි ඉලක්කය වෙත යොමු කිරීමට මෙම තාක්ෂණය සමත් විය. මෙමගින් අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය නිරවද්යව පවත්වා ගැනීමට පදනම වැටුණි.
අතිශය දුර්වල ආලෝක සංඥා ග්රහණය කරගැනීම
ලේසර් කදම්භයක් කිලෝමීටර් 400,000ක දුරක් ගමන් කිරීමේදී පැතිරී යාම නිසා පෘථිවියට ළඟා වන විට එහි ශක්තිය අතිශයින්ම පිරිහී යයි. පෘථිවි පෘෂ්ඨය වෙත ළඟා වන්නේ හුදකලා ෆෝටෝන (Single Photons) කිහිපයක් පමණි. මීට අමතරව, දීප්තිමත් තාරකා ආලෝකය, සඳ එළිය සහ පෘථිවියේ නගරවලින් නිකුත්වන කෘතිම ආලෝකය හේතුවෙන් මෙම සංඥාව හඳුනා ගැනීම අතිශය සංකීර්ණ වේ. එය ඝෝෂාකාරී නගර චතුරශ්රයක වැටෙන අල්පෙනෙත්තක ශබ්දය ඇසීමට උත්සාහ කිරීම හා සමානය.
මෙම බාධකය ජය ගැනීම සඳහා චීන භෞතික විද්යාඥයින් විසින් සුපිරි සන්නායක තනි-ෆෝටෝන අනාවරක (Superconducting Single-Photon Detectors – SNSPDs) සහ විශේෂිත පෙරහන් ඇල්ගොරිතම (Advanced Filter Algorithms) නිර්මාණය කරන ලදී. මෙමගින් බාහිර ආලෝක ශබ්ද (Noise) ඉවත් කරමින් අවශ්ය ලේසර් ස්පන්දනය පමණක් නිරවද්යව වෙන්කර ගැනීමට හැකි විය.
අධිවේගී දත්ත හුවමාරු මාර්ගයක් පවත්වා ගැනීම
සාර්ථක පරීක්ෂණවලින් පසුව, පෘථිවිය සහ චන්ද්රයා අතර ස්ථාවර දත්ත හුවමාරු වේගයක් ලබාගැනීමට විද්යාඥයින් සමත් විය. පෘථිවියේ සිට චන්ද්රයා වෙත දත්ත යැවීමේදී (Uplink) තත්පරයකට මෙගාබිට් 1කට (1 Mbps) වැඩි වේගයක් සහ චන්ද්රයාගේ සිට පෘථිවියට දත්ත ලබාගැනීමේදී (Downlink) තත්පරයකට මෙගාබිට් 100කට (100 Mbps) වැඩි වේගයක් වාර්තා විය. සාම්ප්රදායික රේඩියෝ සන්නිවේදනය හා බලන කල මෙය අතිවිශාල තාක්ෂණික පිම්මකි. මෙම සාර්ථකත්වය නිසා අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය ප්රායෝගික භාවිතයට සූදානම් බව තහවුරු විය.
අනාගත චන්ද්ර පර්යේෂණ සහ මිනිසුන් සහිත ගවේෂණ සඳහා බලපෑම
මෙම තාක්ෂණික ජයග්රහණය හුදෙක් පරීක්ෂණයකට පමණක් සීමා වන්නක් නොවේ. චීනය ප්රමුඛව ගොඩනැගීමට සැලසුම් කරන ජාත්යන්තර චන්ද්ර පර්යේෂණ මධ්යස්ථානය (International Lunar Research Station – ILRS) සහ ඇමෙරිකාවේ NASA ආයතනයේ ආටෙමිස් (Artemis) වැඩසටහන වැනි අනාගත දැවැන්ත ව්යාපෘති සඳහා අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය නැතුවම බැරි අංගයකි.
චන්ද්රයා මත පර්යේෂණ කටයුතුවල නිරත වන ගගනගාමීන්ට පෘථිවිය සමඟ පමා නොවී සන්නිවේදනය කිරීමට, සංකීර්ණ විද්යාත්මක දත්ත සමුදායන් ක්ෂණිකව යැවීමට සහ අධි-විභේදන සජීවී වීඩියෝ සම්ප්රේෂණය කිරීමට මෙම ලේසර් අධිවේගී මාර්ගය මගින් මග පෑදේ.
ගැඹුරු අභ්යවකාශ ගවේෂණයේ ඊළඟ පියවර
චන්ද්ර සන්නිවේදන කක්ෂයේදී ලබාගත් මෙම සාර්ථකත්වය අඟහරු සහ ඊට එහා පිහිටි සෞරග්රහ මණ්ඩලයේ ඈත ප්රදේශ ගවේෂණයට ද මහත් පිටිවහලක් වනු ඇත. NASA ආයතනය විසින් ක්රියාත්මක කරන ලද Deep Space Optical Communications (DSOC) පරීක්ෂණ මෙන්ම, චීනය විසින් සිදුකරන ලද මෙම පරීක්ෂණය ද පෙන්නුම් කරන්නේ අනාගතයේදී පෘථිවිය සහ වෙනත් ග්රහලෝක අතර අන්තර්-ග්රහලෝක අන්තර්ජාලයක් (Interplanetary Internet) ගොඩනැගීමේ හැකියාවයි.
ගැඹුරු අභ්යවකාශයේ සිට පෘථිවියට දත්ත එවීම සඳහා අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය භාවිත කිරීම මගින් තාරකා විද්යාඥයින්ට වෙනත් ග්රහලෝකවල භූ විද්යාත්මක දත්ත සහ වායුගෝලීය තොරතුරු වඩාත් ඉක්මනින් විශ්ලේෂණය කිරීමට හැකිවනු ඇත.
සංකීර්ණ තාක්ෂණික අභියෝග ජයගනිමින් චීන විද්යාඥයන් විසින් පෘථිවිය සහ චන්ද්රයා අතර පිහිටුවන ලද මෙම ද්වි-මාර්ග ලේසර් සම්බන්ධතාවය, මානව වර්ගයාගේ අභ්යවකාශ ගවේෂණ ඉතිහාසයේ නව තාක්ෂණික විප්ලවයක ආරම්භය ලෙස සලකනු ලැබේ. ඉදිරි දශක කිහිපය තුළදී අභ්යවකාශ ලේසර් සන්නිවේදනය මුළු අභ්යවකාශ ක්ෂේත්රයේම ප්රධාන සන්නිවේදන මාධ්ය බවට පත්වීම වැළැක්විය නොහැක.
මූලාශ්ර
- Nature Astronomy: High-bandwidth optical communications in deep space – https://www.nature.com/natastron/
- NASA Space Communications and Navigation (SCaN): Optical Communications – https://www.nasa.gov/scan/ optical-communications-overview/
- Xinhua News Agency: China verifies Earth-Moon two-way laser communication technology – https://english.news.cn/
