سال 97 از نگاه اسپاش؛ فناوری‌های نوین و خدمات فضایی

0 449

با رشد سطح دانش و فناوری بشری و افزایش اهمیت خدمات فضاپایه در زندگی مردم، همواره تلاش‌های زیادی برای توسعه فناوری‌های نوین فضایی انجام می‌شود. سال گذشته پایگاه تحلیلی خبری اسپاش تلاش کرد تا آخرین
دستاوردهای فضایی ارائه شده را به اطلاع مخاطبین خود برساند. در ادامه مروری
داریم بر خلاصه مهمترین خبرهای منتشر شده توسط اسپاش در زمینه فناوری‌های نوین فضایی طی سال 97. با کلیک بر روی عنوان خبر می‌توانید
درباره آن  بیشتر بخوانید.

امکان پردازش تصاویر ماهواره‌ای در خود ماهواره به اثبات رسید

چندین ماه عملکرد موفق دوربین هایپراسکوت ۱ (HyperScout 1) نشان داده است که تصاویر تهیه‌شده ماهواره‌ها ممکن است در خود ماهواره پردازش شوند بدون آن‌که نیازی به دریافت داده‌های خام  در ایستگاه زمینی باشد. هایپراسکوت ۱ نخستین دوربین مینیاتوری تصویربردار فراطیفی فضایی است. همچنین نخستین دوربین تصویربرداری فضایی است که قابلیت سخت‌افزاری و نرم‌افزاری لازم برای پردازش تصاویر درون ماهواره در آن فراهم شده است. این دوربین فوریه ۲۰۱۸ روی تاسواره شش واحدی GOMX-4B به فضا پرتاب شد. هایپراسکوت نخستین  داده‌های پردازش‌شده درون ماهواره، که اصطلاحاً داده‌های پردازش آماده (Analysis Ready Data به‌اختصار  ARD) گفته می‌شوند، را به زمین مخابره کرده است. فقط حدود یک دقیقه طول می‌کشد تا ابزارهای دوربین هایپراسکوت تصاویر را پردازش کنند و به داده آماده استفاده تبدیل کنند. هایپراسکوت برای پردازش داده‌ها، انحنای زمین و زاویه مشاهده را در نظر می‌گیرد و می‌تواند به درستی تعیین کند که هر پیکسل از تصویر به کدام نقطه از زمین مربوط است. همچنین حساسیت متفاوت دوربین به طول موج‌های مختلف نور در مرحله پردازش اصلاح می‌شود. از این فناوری پردازش تصویر می‌توان برای کاربردهای مختلفی مانند تشخیص آتش‌سوزی، سیل یا نیاز به آبیاری بهره گرفت.

تبدیل تعمیرکار رباتیک ماهواره به بادیگارد ماهواره

اواخر سال گذشته میلادی بود که شرکت مکسار (Maxar Technologies) از قراردادی که با سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی آمریکا (DARPA) برای توسعه و راه‌اندازی تعمیرکار رباتیک ماهواره‌های مدار GEO (RSGS)
داشت، کنار کشید. این کنار کشیدن باعث تغییر رویه پروژه شد و طی چند ماه
آتی دارپا گزینه‌های دیگر را برای ادامه این پروژه بررسی خواهد کرد. یکی از
این گزینه‌ها، تبدیل
RSGS به بادیگاردی برای محافظت از ماهواره‌های مهم در عصر جنگ‌های فضایی است. ماهواره‌های بزرگ نسبت به حملات الکترونیکی و مکانیکی آسیب‌پذیری بیشتری دارند و ماهواره‌های کوچک‌تر انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به حملات از خود نشان می‌دهند. با افزایش تهدیدات مکانیکی از سوی تعمیرکارهای رباتیک ماهواره متعلق به چین و روسیه در اوایل دهه ۲۰۲۰، آمریکا باید حداقل چند سال اول این دهه را متکی بر ماهواره‌های SBIRS باشد؛ آن‌هم با فرض اینکه ماهواره‌های هشدار موشکی جدید به‌موقع آماده شوند.

تاسیس پمپ بنزین در فضا

یک استارت آپ در نظر دارد «ایستگاه‌های گاز» برای خدمت‌رسانی به  ماهواره‌ها راه‌اندازی کند. این شرکت استارت آپ درنظر دارد انبارهای پیشران در مدار بسازد. هدف از این کار، کمک به فعالیت‌های خدمات ماهواره‌ای است. در اولین دوره این سرمایه‌گذاری‌ها، از شرکتی که بتواند تا سال آینده اولین پرتابش را انجام دهد، حمایت می‌شود. شرکت اوربیت فاب (Orbit Fab) در نظر دارد ایستگاه‌های گاز در مدار زمین بسازد که می‌تواند از شرکت‌های خدمات دهنده به ماهواره‌ها حمایت کند. شرکت اوربیت فاب (که در سیلیکون ولی مستقر است و حدود ده کارمند دارد)، 28 آگوست (ششم شهریور) گفت سرمایه‌گذاری‌های شرکت سرمایه‌گذاری بولت ما را قادر می‌سازد فناوری مخازن سوخت را ارائه کنیم که سامانه‌های خدمات ماهواره‌ای آینده می‌توانند از آن استفاده کنند.

اولین قطب نمای کوانتومی جهان ساخته شد

دانشمندان انگلیسی اولین قطب نمای کوانتومی جهان را ساخته‌اند که می‌تواند ناوبری فوق‌العاده دقیق را بدون نیاز به برقراری ارتباط با ماهواره ممکن سازد. محققین کالج سلطنتی لندن (Imperial College London) و شرکت اسکاتلندی M Squared می گویند بسیاری از مشکلات سامانه‌های GPS کنونی با استفاده از قطب نمای کوانتومی برطرف خواهند شد.
گرام مالکولم (graeme malcolm) مدیر عامل M Squared در گفت‌وگویی گفت: «این قطب‌نما کاملاً مستقل و قابل حمل است، بنابراین می‌توان از آن برای هدایت و ناوبری هر وسیله‌ای استفاده کرد. نهایتاً می‌توان با کوچک کردن قطب‌نما، آن را در موبایل‌ها نیز جای داد.»
شتاب سنج کوانتومی از طریق سنجش ویژگی‌های اتم در دمای بسیار کم به دقت و صحت فوق العاده‌ای می‌رسند و در واقع می‌توان گفت که هیچ‌گونه خطایی ندارند. دکتر ژوزف کاتر (Joseph Cutter) از کالج سلطنتی لندن می‌گوید: «زمانی که اتم‌ها به شدت سرد شوند، باید از مکانیک کوانتوم برای توصیف نحوه حرکت آن‌ها استفاده کنیم. بر همین اساس می‌توان ابزاری به نام تداخل سنج اتمی ساخت.»

بالون‌‌های گردشگری  مسافران را  تا سال ۲۰۲۱ به لبه فضا می‌برند

با
همکاری شرکت آمریکایی نانورکز (NanoRacks) و هنگ‌کنگی کوانگ‌چی ساینس
(KuangChi Science)، بالون‌هایی با قابلیت حمل مسافر که در ارتفاع بسیار
بالا پرواز می‌کنند به زودی در دسترس عموم قرار می‌گیرند. کوانگ‌چی ساینس
در حال آماده‌سازی یک بالون هلیومی برای مسافران است. این بالون، تراولر
(Traveler) نام گرفته است و قرار است پایگاهی در چین برای سفر گردشگران
داشته باشد. با قراردادی که دو شرکت بسته‌اند، قرار است شرکت نانورکز نیز
با استفاده از توانمندی‌هایش در توسعه کسب‌وکارهای فضایی و بازاریابی،
خدمات سفر با بالون‌های تراولر را در خارج از چین توسعه دهد و پایگاهی در
کشوری دیگر برای اعزام گردشگران بسازد.
 هرچند سفر با بالون‌هایی که در
ارتفاع بسیار بالا پرواز می‌کنند سفر فضایی به‌حساب نمی‌آید، اما مسافران
می‌توانند انحنا و کروی بودن زمین را از آن ارتفاع تماشا کنند. این نوع
سفرها گزینه ارزان‌تری نسبت به پروازهای زیرمداری به‌حساب می‌آیند. برخی
فعالان حوزه گردشگری فضایی تخمین می‌زنند که این صنعت در آینده ممکن است به
پرسودترین صنعت جهانی تبدیل شود. به گفته آنان افراد بسیاری دوست دارند
سفر فضایی را تجربه کنند.

مخابرات کوانتومی جهانی امکان پذیر می‌شود

گروهی از پژوهشگران ایتالیایی در دانشگاه پادوا (Padova) با بررسی روی ماهواره‌ها نشان داده‌اند که مخابرات کوانتومی بین ماهواره‌های ناوبری در ارتفاع بالا و ایستگاه‌های زمینی با تبادل تک فوتونی امکان‌پذیر است. براساس نتایج این بررسی، تبادل کوانتومی داده در فواصلی بیش از ۲۰ هزار کیلومتر نیز قابل انجام است. این آزمایش امکان انجام مخابرات کوانتومی امن را در ابعاد جهانی با استفاده از سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (Global Navigation Satellite System به‌اختصار GNSS) را نشان داده است.  مخابرات کوانتومی می‌تواند امنیت انتقال داده بین ماهواره و ایستگاه زمینی و همچنین بین ماهواره‌ها از طریق لینک نوری را با استفاده از پروتکل‌های داده‌های کوانتومی و توزیع کلید کوانتومی (quantum key distribution به‌اختصار QKD) تضمین کند. پژوهشگران  در آزمایش انجام‌گرفته انتقال چند فوتون در پالس را بین دو ماهواره مختلف در منظومه روسی گلوناس (GLONASS) و مرکز زمین سنجی فضایی (Space Geodesy Center) در آژانس فضایی ایتالیا (Italian Space Agency) را آزمودند. نتایج به دست آمده در این آزمایش برای نسبت سیگنال به نویز و نسبت تشخیص (detection rate)، عملی بودن مخابرات کوانتومی را نشان داده است. در این آزمایش محدودیت فاصله برای تبادل تک فوتونی به مقدار قابل‌توجهی بهبود پیدا کرده است. طولانی‌ترین فاصله‌ای که پیش‌تر تبادل در آن انجام شده بود ۷ هزار کیلومتر و در سال ۲۰۱۶ بوده است. در آن آزمایش انتقال داده بین با ماهواره مدار متوسط  (Medium-Earth-Orbit به‌اختصار MEO) آزموده شده بود.

بالون‌های استراتوسفری جایگزین ارزان‌قیمت ماهواره‌ها

ارتش آمریکا مشغول آزمایش بالون‌هایی است که به نقطه خاصی از لایه استراتوسفر جو می‌روند و جایگزین ارزان قیمت برای ماهواره به‌حساب می‌آیند.
 سازمان دارپا (DARPA) آزمایش این بالون‌ها را آغاز کرده است. به گفته محققان این بالون‌ها جایگزین ارزان‌قیمت برای ماهواره به‌حساب می‌آیند.
موارد استفاده این بالون‌ها شامل برقراری ارتباط با مناطق دورافتاده یا منطقه حادثه‌دیده و انجام مأموریت‌های نظارتی است. این ابزار باانرژی خورشیدی کار می‌کند و با کمک حسگرهای مختلف می‌تواند موقعیت خود را بیابد و تغییرات در باد را پیش‌بینی کند.
این ابزار نظامی می‌تواند حداکثر در ارتفاع ۲۰ هزار متری زمین قرار گیرد. این در حالی است که بالون‌های این‌چنین می‌توانند تا ارتفاع ۲۷ هزار متری بالا روند.

بازار اینترنت اشیا فرصتی برای صنعت فضایی

ماهواره‌ها نقشی اساسی در ارائه اتصال به اینترنت ایفا می‌کنند؛ خصوصا در مناطقی که شبکه‌های زمینی به دلایل مختلف قادر به ارائه خدمات نیستند. بدین ترتیب نظارت و ارتباط با کشتی‌هایی که در دریا حرکت می‌کنند، هوشمندسازی خودروهای شخصی و خدمات مبتنی بر اینترنت در هواپیماها با کمک ماهواره‌ها امکان‌پذیر می‌شود. طبق بررسی‌هایی که موسسه مطالعاتی NSR انجام داده است، درامد بخش ماهواره‌ای اینترنت اشیا تا سال ۲۰۲۴به میزان ۲.۴ میلیارد دلار خواهد رسید، یعنی حدودا ۱ میلیارد دلار بیش‌تر از سال ۲۰۱۴. موسسه NSR پیش‌بینی می‌کند که این بخش به ویژه در زمینه‌های دریانوردی، کشاورزی، حمل و نقل و دولتی ظرفیت قابل توجهی برای رشد دارد. ضمن اینکه آغاز به کار منظومه‌های ماهواره‌ای مدار LEO و اضافه شدن دیگر نوآوری‌های فضایی به بازار اینترنت اشیا در رشد این بازار تاثیرگذار خواهند بود. در سال ۲۰۲۰ انتظار می‌رود بیش از ۵۰ میلیارد دستگاه متصل به اینترنت شامل کامپیوترها، موبایل‌ها، تبلت‌ها و دیگر وسایل هوشمند به صورت ماهواره‌ای یا زمینی به اینترنت متصل باشند. اساس و پایه اینترنت اشیا این است که ابزارها و وسایل مختلف در هر شرایط و مکانی که قرار دارند به اینترنت متصل باشند. در این زمینه شبکه‌های بیسیم (Wi-Fi)، بلوتوث و آنتن‌های زمینی قادرند تا اکثر نیازها را برطرف کنند اما این شبکه‌ها از پوشش سراسری و بی‌وقفه‌ای که ماهواره‌ها می‌توانند ارائه کنند بی‌بهره هستند. بنابراین شاید بیراه نباشد اگر گفت موفقیت نهایی پروژه اینترنت اشیا به شبکه‌های ماهواره‌ای وابسته است. علاوه بر پوشش مناطق دورافتاده، ماهواره‌ها مزایای دیگری نیز برای استفاده در اینترنت اشیا دارند. ضریب اطمینان بالا و اتصال دائم و بدون تاثیرپذیری از شرایط جوّی، سرعت و پهنای باند بالاتر نسبت به شبکه‌های زمینی و هزینه کمتر مخصوصا با فعال شدن منظومه‌های ماهواره‌ای مدار LEO.

با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=12684
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها