Μεγέθυνση κειμένου
Σε μία εποχή που όλοι αναζητούν εξελιγμένα δίκτυα αλλά παραπονιούνται ότι οι υποσχέσεις για υψηλές ταχύτητες στα σπίτια και τις επιχειρήσεις πέφτουν στο κενό, οι επιστήμονες πάνε το 5G στο φεγγάρι
Στις 20 Ιουλίου του 1969, περίπου 600 εκατομμύρια άνθρωποι παρακολουθούν σε ζωντανή μετάδοση τον Νιλ Άρμστρονγκ, ένα από τα δύο μέλη της αμερικανικής διαστημικής αποστολής Apollo 11, να περπατά για πρώτη φορά στη Σελήνη.
«Ένα μικρό βήμα για τον άνθρωπο, ένα τεράστιο άλμα για την ανθρωπότητα», ακούγεται από τους ανοιχτούς τηλεοπτικούς δέκτες και φυσικά οι τηλεθεατές παραληρούν, αδιαφορώντας για την κάκιστη ποιότητα της μετάδοσης.
Σήμερα, κανείς δεν θα δεχόταν «την ποιότητα βίντεο του Apollo», λέει ο Matt Cosby, επικεφαλής Τεχνολογίας στον επίγειο σταθμό Goonhilly του Ηνωμένου Βασιλείου.
«Οι πιξελιασμένες ασπρόμαυρες φωτογραφίες και βίντεο από την επιφάνεια της Σελήνης θα ήταν απλώς απαράδεκτα».
Όλα έχουν να κάνουν με τις επενδύσεις
Μεταξύ 2021-2023 το πρόγραμμα LunarLites της NASA, στο ερευνητικό κέντρο Glenn στο Οχάιο, αξιολόγησε πώς οι τεχνολογίες 4G και 5G θα μπορούσαν να μεταφερθούν στο σεληνιακό περιβάλλον.
Το project Lunar Surface Propagation (LSP) μελετά τον τρόπο με τον οποίο τα συστήματα ασύρματων επικοινωνιών θα αποδίδουν στη σεληνιακή επιφάνεια.
Ο Νότιος Πόλος της Σελήνης προτιμάται για προσεδάφιση λόγω της διαρκούς ηλιοφάνειας αλλά και των υδάτινων πάγων σε μόνιμα σκιασμένες περιοχές βαθιών κρατήρων – μία πιθανή πηγή νερού και καυσίμων
«Οι αποστολές Apollo προσγειώθηκαν όλες κοντά στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη της Σελήνης και κυρίως γύρω από τις επίπεδες πεδιάδες λάβας», λέει ο Michael Zemba, κύριος ερευνητής του LSP της NASA. «Για την εκστρατεία Artemis, ωστόσο, το ενδιαφέρον μας έγκειται στην εξερεύνηση των πόλων της Σελήνης».
Το πρόγραμμα Artemis της NASA σκοπεύει να θέσει αστροναύτες σε σεληνιακή τροχιά το 2025, με μία επανδρωμένη προσελήνωση ένα χρόνο αργότερα.
Ο Νότιος Πόλος προτιμάται λόγω των περιοχών με διαρκή ηλιοφάνεια και των υδάτινων πάγων σε μόνιμα σκιασμένες περιοχές βαθιών κρατήρων – μια πιθανή πηγή νερού και καυσίμων.
Αλλά αυτό το έδαφος έχει και μειονεκτήματα: Μία πιθανή τοποθεσία προσεδάφισης, γνωστή ως κρατήρας Shackleton, έχει βάθος δύο μίλια και πλάτος 12.
«Ο κρατήρας Shackleton είναι βαθύτερος από το Grand Canyon», λέει ο Zemba. «Τέτοιου είδους ακραίες συνθήκες στον Νότιο Πόλο αποτελούν προκλήσεις για την εγκατάσταση ασύρματων δικτύων, όπως το wi-fi και το 5G. Γι’ αυτό είναι κρίσιμο να έχουμε ακριβή και αξιόπιστα μοντέλα και εργαλεία προσομοίωσης».
Οι προκλήσεις
Άλλη μία πρόκληση αποτελεί η λεπτή σεληνιακή σκόνη, ή ρηγόλιθος, που καλύπτει τη Σελήνη. Στο πλαίσιο των προσομοιώσεών τους το 2022, η ομάδα Desert Research and Technology Studies (Desert Rats) της NASA επισκέφθηκε εκ νέου μία περιοχή της ερήμου στην Αριζόνα.
Αυτές οι δοκιμές πεδίου που κάποτε χρησιμοποιούνταν για την προετοιμασία των αποστολών Apollo, επέτρεψαν στον οργανισμό να συγκρίνει τη θεωρία με δεδομένα του πραγματικού κόσμου, αλλά στη Γη.
Ένα άλλο πρόβλημα είναι η γεωμετρία της τροχιάς της Σελήνης γύρω από τη Γη: «Από τον σεληνιακό Νότιο Πόλο, η Γη είναι ορατή μόνο για περίπου δύο εβδομάδες κάθε μήνα», λέει ο Zemba.
«Ακόμη και όταν είναι ορατή, βρίσκεται πάντα λιγότερο από 10 μοίρες πάνω από τον ορίζοντα. Αυτό σημαίνει ότι ένα σήμα που επιστρέφει απευθείας στη Γη μπορεί να παρεμβληθεί με τον εαυτό του λόγω των ανακλάσεων των ραδιοκυμάτων από το έδαφος – ένα φαινόμενο που ονομάζεται πολυδιαδρομή».
Αυτή η πιθανή υποβάθμιση των επιδόσεων πρέπει να ληφθεί υπόψη.
Ασύρματη τεχνολογία στη Σελήνη
Εν τω μεταξύ, παράλληλα με το έργο LSP του Zemba, η σεληνιακή σύμπραξη τρίτης γενιάς (3GPP) της NASA ερευνά τον τρόπο ανάπτυξης ασύρματων τεχνολογιών στη Σελήνη.
«Τα ασύρματα συστήματα αντιμετωπίζουν μία σειρά από θεμελιώδεις προκλήσεις για τη λειτουργία τους στη σεληνιακή επιφάνεια», λέει ο επικεφαλής ερευνητής του σεληνιακού έργου 3GPP Raymond Wagner.
Οι ακραίες θερμοκρασίες και το περιβάλλον ακτινοβολίας από μόνα τους μπορούν να προκαλέσουν διάφορα προβλήματα στα ηλεκτρονικά συστήματα.
Το σεληνιακό 5G
Η αποστολή IM-1 της Intuitive Machines αποτέλεσε ορόσημο για διάφορους λόγους: «Ήταν ιδιαίτερα συναρπαστικό επειδή η επόμενη αποστολή τους, IM-2, η οποία είναι προγραμματισμένη μέσα στο 2024, είναι επίσης μίας πρώτης τάξεως ευκαιρία να επιδείξουμε την κυψελοειδή συνδεσιμότητα στη Σελήνη και να συλλέξουμε δεδομένα», λέει ο Zemba.
Η NASA έχει χρηματοδοτήσει τη Nokia Bell Labs για να επιδείξει μία σύνδεση 4G σε ένα σεληνιακό όχημα (lunar rover) σε αυτή την αποστολή. Πρόκειται για «το πρώτο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας στη Σελήνη και μία φανταστική ευκαιρία τόσο για την επικύρωση του μοντέλου όσο και για την επίδειξη της τεχνολογίας», αναφέρει ο Zemba.
Μόλις τα 4G και 5G είναι διαθέσιμα στη Σελήνη, οποιοσδήποτε αστροναύτης στην επιφάνεια θα μπορεί να επικοινωνεί αξιόπιστα με τα rover, τα όργανα και τα μέλη του πληρώματος.
Οποιαδήποτε δεδομένα επιστρέφουν στη Γη θα μπορούν στη συνέχεια να αποστέλλονται μέσω ενός συνδέσμου – ένας αποτελεσματικός τρόπος επικοινωνίας όταν οι μεγάλοι επίγειοι σταθμοί έχουν συχνά υψηλή ζήτηση.
Ο πρώτος δορυφόρος αναμετάδοσης
Στην άλλη πλευρά της Σελήνης, υπάρχει επίσης το πρόβλημα της διατήρησης των επικοινωνιών με τη Γη όταν αυτή δεν βρίσκεται πλέον σε οπτική επαφή. Ο μόνος τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω ενός δορυφόρου αναμετάδοσης.
Η Κίνα εκτόξευσε το 2018 τον πρώτο δορυφόρο αναμετάδοσης στη Σελήνη στον κόσμο, τον Queqiao-1, για να υποστηρίξει την αποστολή Chang’e 4, την πρώτη ομαλή προσεδάφιση στη μακρινή πλευρά της Σελήνης. Ο Queqiao-2 αναμένεται να εκτοξευθεί μέσα στους επόμενους μήνες.
Η NASA εκτοξεύει δορυφόρους αναμετάδοσης στη Σελήνη στο πλαίσιο του προγράμματος Lunar Communications Relay and Navigation Systems, ενώ η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (Esa) – βασικός εταίρος στις αποστολές Artemis – έχει το πρόγραμμα Moonlight.
Η Esa συνεργάζεται με τη βιομηχανία για τη δημιουργία ενός δικτύου τριών ή τεσσάρων δορυφόρων αναμετάδοσης επικοινωνιών και δεδομένων για τη Σελήνη, με τον ίδιο τρόπο που χρησιμοποιούμε το GPS στη Γη.
Σε συνεργασία με τη NASA
Το πρώτο βήμα είναι η εκτόξευση της αποστολής Lunar Pathfinder που θα επιδείξει την τεχνολογία το 2025. Κατασκευάστηκε και ανήκει στην SSTL στο Ηνωμένο Βασίλειο και θα τεθεί σε τροχιά από την εμπορική εταιρεία διαστημικών μεταφορών Firefly Aerospace.
Η Esa θα μεταφέρει ένα ωφέλιμο φορτίο πλοήγησης στο σκάφος και έχει συμφωνήσει ότι η NASA θα μπορεί να έχει πρόσβαση στα όργανά του και στις υπηρεσίες επικοινωνίας σεληνιακής αναμετάδοσης
Θα αποτελέσει μέρος της αποστολής Blue Ghost 2, η οποία θα περιλαμβάνει επίσης μία σεληνιακή προσεδάφιση για τη NASA.
Η Esa θα μεταφέρει ένα ωφέλιμο φορτίο πλοήγησης στο σκάφος και έχει συμφωνήσει ότι η NASA θα μπορεί να έχει πρόσβαση στα όργανά του και στις υπηρεσίες επικοινωνίας σεληνιακής αναμετάδοσης.
«Παίρνουμε έναν ανακλαστήρα λέιζερ της NASA», λέει ο Charles Cranstoun, υπεύθυνος του έργου Lunar Pathfinder στην SSTL. Αυτό θα βοηθήσει στην απόδειξη της ιδέας ενός σεληνιακού δορυφορικού πλοηγού με την εκτόξευση ενός λέιζερ από ένα σταθμό μέτρησης στη Γη για την ακριβή μέτρηση της απόστασης και της ταχύτητας του διαστημικού σκάφους.
«Θα πάρουμε επίσης έναν δέκτη του Παγκόσμιου Δορυφορικού Συστήματος Πλοήγησης (GNSS), ο οποίος θα λάβει τις πιο απομακρυσμένες μετρήσεις από τη Γη για να δούμε αν μπορούμε να κάνουμε κάποια ανίχνευση ασθενούς σήματος εκεί», υποστηρίζει ο Cranstoun. Αυτό αναπτύχθηκε για την Esa από την ελβετική εταιρεία SpacePNT.
«Όταν όλα αυτά συνδυαστούν με τη δική μας ραδιομετρίαση, θα έχουμε τρία σημεία δεδομένων θέσης για να δούμε πώς θα μπορούσε ενδεχομένως να εφαρμοστεί το σύστημα πλοήγησης για κάτι σαν το Moonlight», προσθέτει ο Cranstoun.
Τεράστια τα βήματα στις κινητές επικοινωνίες
Στόχος της SSTL είναι να γίνει ένας εμπορικός πάροχος επικοινωνιών για σεληνιακά διαστημόπλοια σε τροχιά και προσεδαφιστές σε οποιοδήποτε τμήμα της επιφάνειας της Σελήνης.
«Προς το παρόν, αν θέλετε να λάβετε δεδομένα πίσω, πρέπει να χρησιμοποιήσετε είτε το Deep Space Network της NASA είτε το δίκτυο Estrack της Esa», λέει ο Cranstoun, αναφερόμενος στο παγκόσμιο ευρωπαϊκό δίκτυο επίγειων σταθμών παρακολούθησης διαστημοπλοίων, «το οποίο αυτή τη στιγμή αντιμετωπίζει μεγάλη συμφόρηση».
Έτσι, μέσα στα επόμενα χρόνια, θα ξεδιπλωθεί μία νέα επικοινωνιακή υποδομή για τη Σελήνη από κυβερνητικές διαστημικές υπηρεσίες και εμπορικές εταιρείες. Το προτεινόμενο σύστημα της NASA είναι το LunaNet.
«Το LunaNet προσπαθεί να αντιγράψει το επίγειο διαδίκτυο, αλλά γύρω και πάνω στη Σελήνη», λέει ο Matt Cosby της Goonhilly, ο οποίος συνεργάζεται με τη Βρετανική Διαστημική Υπηρεσία.
«Η αναλογία που έχω ακούσει είναι το Netflix στη Σελήνη», λέει ο Cranstoun του SSTL. «Επιλέξτε την υπηρεσία streaming της αρεσκείας σας, αλλά αυτό είναι το επίπεδο ρυθμού μετάδοσης δεδομένων που θέλουν να επιτύχουν».
Η πρώτη ευκαιρία για όσους περπατήσουν στη Σελήνη να δοκιμάσουν προσωπικά τις επικοινωνίες στην επιφάνειά της είναι πιθανότατα η αποστολή Artemis III της NASA το 2026.
«Έχουμε δει πραγματικά απίστευτα βήματα στις κινητές επικοινωνίες στη Γη μόλις τα τελευταία 10 με 20 χρόνια», λέει ο Zemba. «Και αν αναπτύξουμε αξιόπιστα τις ίδιες ευκολίες και στη Σελήνη, θα είμαστε σε πολύ καλή κατάσταση».
Με πληροφορίες από το BBC
Related
Νεοτερα
