6 دقیقه
وویجر ۱، کاوشگر پردوام ناسا، در نوامبر سال ۲۰۲۶ به یک نقطهٔ تاریخی خواهد رسید: نخستین جسم ساخت بشر که به فاصلهٔ یک روز نوری از زمین می‌رسد. پس از نزدیک به پنج دهه حضور در فضای بین‌سیاره‌ای و سپس فضای بینستارهای، این فضاپیما چنان دور خواهد رفت که ارسال یک سیگنال رادیویی با سرعت نور برای رسیدن به آن، به‌طور یکطرفه ۲۴ ساعت زمان لازم خواهد داشت. این رویداد هم از منظر مهندسی ارتباطات و هم بهعنوان نمادی از پایداری فناوری انسانی و تلاش‌های علمی، اهمیت قابل‌توجهی دارد.
یک معیار ساده، یک نقطهٔ عطف کیهانی
یک روز نوری برابر است با مسافتی که نور در مدت ۲۴ ساعت طی میکند؛ حدود ۲۵٫۹ میلیارد کیلومتر (≈2.59×10^10 km). محاسبات مسیر وویجر ۱ که توسط تیم مأموریت ناسا انجام شده نشان می‌دهد این کاوشگر حدوداً در حوالی ۱۵ نوامبر ۲۰۲۶ به فاصلهٔ تقریباً ۲۵٫۹ میلیارد کیلومتر از زمین خواهد رسید. در زمان نگارش گزارش، تله‌متری فعلی وویجر ۱ نشان می‌دهد که این فضاپیما هم‌اکنون فراتر از مدار پلوتو قرار داشته و به سوی فضای بینستارهای در حال رانش است؛ فاصلهٔ فعلی حدود ۲۵٫۳ میلیارد کیلومتر برآورد میشود که تماس یک‌طرفهٔ رادیویی در حدود ۲۳ ساعت و ۳۲ دقیقه طول میکشد. این اعداد و تخمین‌ها نه تنها نقش نشانگر زمانی را دارند، بلکه برای برنامهریزی عملیاتی و مدیریت منابع محدود وویجر، به‌ویژه در زمینهٔ توان الکتریکی و پهنای باند ارتباطی، حیاتی‌اند.
چرا در فاصلهٔ یک روز نوری ارتباطات پیچیده میشود
کنترل مأموریت با وویجر ۱ از طریق شبکهٔ فضای عمیق ناسا (Deep Space Network یا DSN) انجام میشود؛ شبکه‌ای جهانی از آنتن‌های بزرگ که ارتباط با فضاپیماهای دوردست را ممکن میسازد. رسیدن به مرز یک روز نوری، شیوهٔ عملیات روزمره را دگرگون میکند: هر دستور ارسالی به وویجر یک شبانه‌روز طول میکشد تا به مقصد برسد. پس از رسیدن دستور، فضاپیما باید آن را اجرا کند و سپس پیام تأیید یا دادهٔ سنجش شده را برای بازگشت ارسال کند که این نیز یک شبانه‌روز دیگر زمان میبرد. بنابراین چرخهٔ سادهٔ دستور و پاسخ به یک انتظار ۴۸ ساعته تبدیل میشود؛ دو روز کامل. این مدت زمان نه تنها تیم‌های مأموریت را وادار میکند تا برنامه‌ریزی‌های بلندمدت‌تر و دقیق‌تری انجام دهند، بلکه بیشتر به تکیه بر توالیهای خودکار (autonomous sequences)، سناریوهای ایمنسازی خودکار و تصمیم‌گیری از پیش تعیین‌شده نیاز دارد.
چگونه تأخیر بر علم و عملیات تأثیر می‌گذارد
- عیبیابی در زمان واقعی ممکن نیست؛ مهندسان باید نتایج احتمالی را پیش‌بینی کنند و رویه‌های خودگردان و مقاوم در برابر خطا طراحی نمایند تا در صورت بروز شرایط غیرمنتظره، فضاپیما بتواند بدون دستور مستقیم انسان ایمنی و عملکرد پایه‌ای خود را حفظ کند.
- دانلود دادهها همچنان محدود به پهنای باند شبکهٔ فضای عمیق و توان فرستندهٔ رو به کاهش وویجر است. به‌عبارت دیگر، حتی اگر وویجر دادههای ارزشمند علمی جمع‌آوری کند، ظرفیت ارسال حجم بالای دادهها محدود خواهد بود و تیم‌های علمی باید میان اولویتبندی دادهها، فشرده‌سازی و زمان‌بندی جلسات ارتباطی تبادل داده تصمیم‌گیری نمایند.
- تاخیر طولانی ریتم دریافت نتایج علمی را تغییر می‌دهد؛ به‌جای تبادل‌های ساعتی یا پیاپی، تیمها باید خود را برای دریافت بروزرسانی‌ها در بازه‌های چند روزه آماده کنند. این تغییر روی نحوهٔ تحلیل، اعتبارسنجی و واکنش به نتایج علمی تأثیر می‌گذارد و نیازمند فرآیندهای کاری و زمان‌بندی متفاوتی است.
از پیشگامی‌های اولیه تا یک فرستادهٔ خاموش
وویجر ۱ که در سال ۱۹۷۷ پرتاب شد، مجموعه‌ای از نخستین‌ها را در پروندهٔ خود دارد: نخستین فضاپیمایی که در سال ۲۰۱۲ وارد فضای بینستارهای شد، تصویربردارِ ثبت‌کنندهٔ تصویر نمادینی با عنوان «نقطهٔ آبی کم‌رنگ» از زمین، و تا کنون طولانی‌ترین مأموریت فعال ناسا محسوب میشود. سامانه‌های محاسباتی و حافظهٔ آن نسبت به استانداردهای امروزی بسیار ابتدایی‌اند—حافظه‌ها و پردازنده‌هایی که میلیونها برابر کوچکتر از حافظه و توان پردازشی یک گوشی هوشمند معمولی هستند—اما این سخت‌افزارها طوری طراحی شده بودند که با دوام، کارآمد و مقاوم در برابر محیط‌های سخت فضایی باشند و همین ویژگی‌ها به وویجر اجازه دادند که دهه‌ها اطلاعات علمی ارزشمند ارسال کند و تصویر جدیدی از منظومهٔ شمسی و فضای میان‌ستاره‌ای ارائه نماید. در طول سالیان، ابزارهای علمی مختلفی در وویجر نقش‌آفرینی کرده‌اند و هر کدام سهمی در شناخت ما از میدان مغناطیسی، ذرات باردار و ساختار محیط بینستارهای داشته‌اند.
منبع انرژی وویجر ۱، مولدهای گرمایی-الکتریکی رادیوایزوتوپی (RTG)، بهتدریج ضعیف می‌شوند. این مولدها که انرژی خود را از فروپاشی ایزوتوپ‌هایی مانند پلوتونیوم-۲۳۸ به‌دست می‌آورند، به مرور زمان توان کمتری تولید می‌کنند و تیم مأموریت باید تصمیم‌هایی دربارهٔ اولویتبندی ابزارها، خاموش‌کردن سیستمها و مدیریت مصرف انرژی اتخاذ کند. ناسا برآورد میکند که وویجر می‌تواند برای تقریباً یک سال یا کمی بیشتر انرژی کافی برای روشن نگه‌داشتن برخی ابزارها را داشته باشد، قبل از این که سیستمها بهتدریج به‌طور دائم خاموش شوند. حتی پس از سکوت ابزارهای علمی، وویجر ۱ همچنان به حرکت خود در فضای بینستارهای ادامه خواهد داد و به عنوان یک فرستادهٔ خاموش حامل صفحهٔ طلایی (Golden Record) باقی می‌ماند—آیینه‌ای از پیام‌ها، صداها و تصاویر زمین که برای نسل‌های دور و شاید موجودات دیگر در کهکشان حک شده است و ممکن است برای میلیونها سال در میان ستارگان سرگردان بماند.
رسیدن به مرز یک روز نوری بیش از یک آمار مهندسی است؛ این یک یادآور قدرتمند از کوچک بودن زمین نسبت به فواصل کیهانی و از پاگذاری فناوری انسانی در دل فضای بیکران است. با افزایش محدودیت‌ها ناشی از تأخیر ارتباطی و کاهش توان، سال‌های پایانی فعالیت وویجر ۱ نیازمند برنامهریزی دقیق، اولویتبندی علمی و بردباری خاصی از سوی تیم‌های زمینی خواهد بود؛ بردباری‌ای که با ماهیت مأموریتی سازگار است، مأموریتی که مدت‌ها پیش انتظارات را پشت سر گذاشته و به نمادی پایدار از عطش کشف بدل شده است. این نقطهٔ عطف همچنین فرصتی است برای بازنگری در طراحی مأموریت‌های آینده، مدیریت ارتباطات با فضاپیماهای دوردست و توسعه فناوریهای خودمختار و ارتباطی که بتوانند با تأخیرهای زمانی عظیم به‌طور مؤثرتری کار کنند.
منبع: smarti
نظرات
آسمانچرخ
یادمه بچه بودم تصویر نقطهٔ آبی کم‌رنگ رو دیدم و مات شدم. اینکه هنوز پیام ما اونجا سرگردونه، هم خفن هم غم‌انگیزه. صبر لازم داریم.
مهران
خیلی قشنگ نوشتن اما شبیه یه قطعنامه احساسی شد، جزییات فنی بیشتر می‌خواستیم، مثلاً نرخ بیت و مدیریت توان، و داستان Golden Record یه کم رمانتیک شد
آستروست
واقعاً ۲۴ ساعت طول می‌کشه تا سیگنال بره؟ محاسبات رو می‌خوام ببینم، یه جاها گنگ بود، اعداد و ساعت‌ها رو دقیق‌تر می‌ذاشتن بهتر بود.
دیتاپالس
وویجر ۱ یک روز نوری؟! فکر نمی‌کردم انقدر دور بشه، احساس عجیبیه، زمین کجا و اون کجا... چه میراثی مونده برا آینده
ارسال نظر