الكشف عن أكثر تقنيات الليزر استقراراً التي قد تسمح باختبار نظرية آينشتاين بدقة أعلى
علماء من المركز الدولي لبحوث علم الفلك الراديوي وجامعة ويسترن أستراليا يبتكرون نظام اتصال بالأقمار الصناعية عبر أكثر الأشعة الليزرية استقراراً حتى الآت، بما يُساهم باختبار خصائص نظرية النسبية العامة وزيادة سرعة إرسال البيانات من الأقمار الصناعية إلى الأرض على نحو هائل
حول الخبر
كشفت دراسة حديثة نشرت في مجلة “نيتشر كوميونيكيشنز Nature Communications” تحت إشراف فريق من الباحثين الأستراليين وباحثين من المركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية CNES ومختبر القياس الفرنسي للنظم المرجعية المكانية-الزمانية في مرصد باريس عن ابتكار نظام غير مسبوق يطلق أكثر اتصال ليزري مستقر بالاعتماد على تقنية أوسيس لاستقرار الطور ومحطات ضوئية متطورة ذاتية الوجيه، ما يتيح إرسال إشارات ليزرية من نقطة لأخرى بدون أن يحصل تداخل ناتج عن تأثير الغلاف الجوي.
وحول هذا الموضوع، أشار بينجامين ديكس-ماثيوز، طالب الدكتوراه في المركز الدولي لبحوث علم الفلك الراديوي وجامعة ويسترن أستراليا، إلى أن هذه التقنية تعمل بفعالية على التخلص من أي تشويش أو عرقلة يحدثها الغلاف الجوي غير المستقر، إذ قال: “يمكننا معالجة الاضطرابات الجوية بشكلها ثلاثي الأبعاد؛ أي من اليسار إلى اليمين، الأعلى إلى الأسفل، ووفق مسار الطيران الجوي. كما يتيح النظام إرسال إشارات ليزرية فائقة الاستقرار عبر الغلاف الجوي من دون التأثير على جودة الإشارة الأصلية، إذ يبدو الوضع كما لو أن الغلاف الجوي غير موجود على الإطلاق”.
أدق طريقة لمقارنة تدفق الزمن بين موقعين منفصلين باستخدام الليزر
أشاد الدكتور ساشا شيدوي، كبير الباحثين لدى المركز الدولي لبحوث علم الفلك الراديوي/ جامعة ويسترن أستراليا بتطبيقات الدراسة المثيرة للاهتمام على أرض الواقع، إذ قال: “في حال تثبيت محطة ضوئية على الأرض، وأخرى على القمر الصناعي في الفضاء، يمكنكم البدء بدراسة كافة جوانب الفيزياء الأساسية؛ بدءاً من اختبار نظرية النسبية العامة لأينشتاين على نحو دقيق أكثر من أي وقت مضى، ووصولاً إلى التحقق من احتمالية تغيير الثوابت الفيزيائية الأساسية مع مرور الزمن”.
زيادة سرعة إرسال البيانات على نحو هائل
تمتلك القياسات الدقيقة لهذه التكنولوجيا استخدامات عملية في مجالي علم الأرض والجيوفيزياء، إذ أوضح الدكتور شيدوي ذلك بقوله: “من شأن هذه التكنولوجيا، على سبيل المثال، تحسين الدراسات القائمة على عمليات الأقمار الصناعية والتي تتعلق بالعوامل المؤثرة على تغيير مستويات المياه الجوفية مع مرور الزمن أو إتاحة الفرصة للبحث عن رواسب خام تحت الأرض”.
كما تكشف هذه التقنية عن المزيد من الفوائد المحتملة للاتصالات الضوئية التي تعتبر مجالاً حديثاً يعتمد على استخدام الضوء لنقل المعلومات، إلى جانب نقل البيانات بشكل آمن بين الأقمار الصناعية وكوكب الأرض بمعدل نقل بيانات أعلى بكثير مقارنةً بالاتصالات اللاسلكية الراديوية التي نستخدمها اليوم.
وتابع الدكتور شيدوي حديثه: “من شأن تقنيتنا هذه مساعدتنا على زيادة معدل البيانات المرسلة من الأقمار الصناعية إلى الأرض بفارق هائل. سيكون الجيل القادم من الأقمار الصناعية المخصصة لجمع البيانات الضخمة قادراً على نقل المعلومات المهمة إلى الأرض على نحو أسرع”
يعود تطوير تقنية استقرار الطور، والتي ستساعد على إطلاق أكثر الأشعة الليزرية استقراراً حول العالم، بالأصل إلى مزامنة الإشارات الواردة إلى تسلكوب مصفوفة الكيلومتر مربع Square Meter Array Telescope. من المقرر أن يتم تركيب التلسكوب الذي تقدر قيمته بمليارات الدولارات في أستراليا الغربية وجنوب إفريقيا في عام 2021.
تم نشر نتائج البحث والتقنية الجديدة ضمن ورقةٍ علمية في مجلة نيتشر للاتصالات Nature Communications.
