شلیک لیزر دقیق از زمین به ماه در روز روشن: گامی بلند برای فتح فضا توسط چین
در یک دستاورد بزرگ برای فناوری فضایی، چین با موفقیت یک لیزر دقیق را از فاصله ۱۳۰ هزار کیلومتری (۸۰,۷۷۸ مایل) در روز روشن به سمت ماه شلیک کرد و با اندازهگیریهای دقیق بازگشت. این دستاورد بیسابقه توسط آزمایشگاه اکتشافات فضایی دوردست (DSEL) با استفاده از ماهواره Tiandu-1 انجام شد و نخستین اندازهگیری لیزری موفقیتآمیز از زمین به ماه در نور شدید خورشید را رقم زد.
به گزارش آکادمی علوم چین (CAS)، این پیشرفت، راه را برای ارتباطات و ناوبری مطمئنتر در ماموریتهای آینده به ماه هموار میکند. چین با این توانایی جدید، نه تنها جاهطلبیهای قمری خود را پیش میبرد، بلکه موقعیت خود را به عنوان یک رهبر جهانی در اکتشافات فضایی تثبیت میکند. این دستاورد، گامی حیاتی به سوی هدف چین برای ایجاد یک پایگاه دائمی در ماه تا سال ۲۰۳۵ و بهبود فناوریهای ماموریت فضایی دوردست است.
چالشهای اندازهگیری لیزری در روز روشن
اندازهگیری لیزری روشی شناختهشده برای اندازهگیری فواصل در فضا است، اما معمولاً به دلیل روشنایی خورشید، بهویژه هنگام ردیابی ماهوارههای قمری، محدود شده است. از نظر تاریخی، شلیک لیزر از زمین به ماه تنها در طول شب امکانپذیر بود، زمانی که نور خورشید در تشخیص لیزر اختلال ایجاد نمیکرد. پیشرفت به دست آمده توسط تیم DSEL این محدودیت دیرینه را تغییر میدهد و راه را برای جمعآوری دادههای بلادرنگ، شبانهروزی باز میکند. موفقیت تجربی، با استفاده از ماهواره Tiandu-1، نخستین اندازهگیری لیزری از زمین به ماه است که در نور شدید خورشید روز انجام شده است. به گفته این آزمایشگاه، این یک نقطه عطف مهم است، زیرا آنها خاطرنشان کردند که این دستاورد “محدودیتهای فناوری را گسترش میدهد” و آن را برای ماموریتهای فضایی آینده بسیار قابل اعتمادتر و سازگارتر میکند.
موفقیت این آزمایش شامل یک سیستم بسیار پیچیده بود که در آن پالسهای نانوثانیهای از زمین به سمت ماهواره Tiandu-1 که در حدود یک سوم مسیر تا ماه قرار دارد، شلیک میشد. سپس پالسها به زمین بازتاب داده میشدند و به محققان اجازه میدادند فاصله دقیق را با دقت در سطح سانتیمتر محاسبه کنند. این روش شبیه به فرآیندی است که برای ماهوارههای مدار پایین زمین استفاده میشود، اما چالش در مورد فواصل قمری بسیار بیشتر بود، جایی که فضاپیما به سرعت حرکت میکند و محیط بسیار کمتر مساعد است.
دقت و صحت در فواصل بیسابقه
دستیابی به دقت بالا برای اندازهگیری لیزری، به ویژه هنگام برخورد با حرکت پرسرعت ماهوارههای قمری و فواصل بسیار زیاد، کار کوچکی نیست. DSEL این کار را به “هدف قرار دادن یک هدف زیر میلیمتری – اساساً یک تار مو – از فاصله بیش از ۱۰ کیلومتری در حالی که آن را به دقت ردیابی میکنید” تشبیه کرد. توانایی هدف قرار دادن یک هدف متحرک با چنین دقتی، به ویژه در تابش خیرهکننده نور روز، گواهی بر فناوری پیشرفته پشت این آزمایش است.
چنین دقتی برای توسعه سیستمهای ارتباطی و ناوبری قمری که چین برای ماموریتهای آینده خود به ماه در نظر دارد، بسیار مهم است. این تکنیک جدید تضمین میکند که اندازهگیریها را میتوان هر زمان که ماهواره Tiandu-1 در دید قرار دارد، انجام داد و به طور چشمگیری فرکانس و دقت دادههای جمعآوری شده در طول اکتشافات قمری را افزایش داد. این امر به ویژه از آن جهت مهم است که چین قصد دارد در آینده نزدیک فضانوردان را به ماه بفرستد و تا دهه ۲۰۳۰ یک پایگاه دائمی در ماه ایجاد کند.
تقویت قابلیتهای ماموریتهای قمری و فضایی دوردست
موفقیت آزمایش اندازهگیری لیزری در روز روشن نه تنها یک شگفتی فناوری است، بلکه گامی مهم برای جاهطلبیهای گستردهتر چین در فضا است. این فناوری بخشی جداییناپذیر از منظومه برنامهریزی شده Queqiao خواهد بود، شبکهای از ماهوارهها که ارتباطات مداوم، زمانبندی با دقت بالا و ناوبری مستقل را برای فرودگرها، مریخنوردها و فضانوردان قمری فراهم میکند. با از بین رفتن ردیابی کورشده توسط خورشید، DSEL قصد دارد این آزمایشهای لیزری را به فواصل بیشتر و نرخ تکرار بالاتر نیز گسترش دهد. این توسعه برای ماموریتهای فضایی دوردست بسیار مهم خواهد بود و امکان ارتباط مکرر و مطمئنتر با فضاپیماهایی را که در حال کاوش در ماه، مریخ و فراتر از آن هستند، فراهم میکند.
استفاده از اندازهگیری لیزری مداوم و با دقت بالا به ویژه برای هدایت فرودگرهای قمری و هماهنگی ناوگان مریخنوردها که در حال کاوش در سطح ماه هستند، مهم خواهد بود. محققان پیشبینی میکنند که این پیشرفتها میتواند نقش کلیدی در کاوش دهانههای قمری سایهدار دائمی داشته باشد که ممکن است حاوی یخ آب ارزشمندی باشند، منبعی ضروری برای حفظ حیات انسان در ماه. استفاده از چنین فناوری دقیقی همچنین برای ساخت و بهرهبرداری از ایستگاه تحقیقاتی بینالمللی قمری برنامهریزی شده چین، یک پایگاه دائمی در قطب جنوب ماه که انتظار میرود تا اواسط دهه ۲۰۳۰ عملیاتی شود، بسیار مهم خواهد بود.
چشمانداز قمری چین: جای پایی دائمی بر روی ماه
برنامههای جاهطلبانه چین برای اکتشافات قمری به سرعت در حال پیشرفت است. پس از ماموریت موفقیتآمیز Chang’e-6 که در ماه مه ۲۰۲۴ نمونههای خاک را از سمت دور ماه بازگرداند، چین در حال تعیین اهداف برای ماموریتهای پیشرفتهتر است. سازمان فضایی ملی چین (CNSA) چشماندازی را برای فرود سرنشیندار بر روی ماه تا سال ۲۰۳۰، با ایجاد یک پایگاه دائمی در ماه تا سال ۲۰۳۵ با همکاری روسیه، ترسیم کرده است. آزمایش موفقیتآمیز اندازهگیری لیزری در روز روشن، حرکت قابل توجهی به این اهداف میبخشد و نشان میدهد که چین به سرعت در حال توسعه فناوری لازم برای پشتیبانی از عملیات طولانیمدت قمری است.
پیشرفتهای چین در اندازهگیری لیزری و سایر فناوریهای فضایی نیز بر تعهد این کشور به تبدیل شدن به یک رهبر جهانی در اکتشافات فضایی تأکید دارد. فراتر از ماموریتهای قمری، چین همچنین در حال پیشرفت زیرساختهای فضایی برای مدیریت ترافیک رو به رشد در مدار پایین زمین است، جایی که پیشبینی میشود تا پایان دهه بیش از ۱۰۰۰۰۰ ماهواره پرتاب شود. برای اطمینان از ایمنی و کارایی عملیات ماهوارهای، CNSA در حال کار بر روی یک سیستم جامع مدیریت ترافیک فضایی است که به جلوگیری از برخوردها و هماهنگی بهتر پرتابها کمک میکند.