الصين تدعي نجاحها في "اختبار الليزر" الذي يمكن أن يعزز بشكل كبير الملاحة عبر الأقمار الصناعية عالية الدقة
أكملت الصين اختبار ليزر يمكن أن يمهد الطريق لتطوير اتصالات عالية الدقة من الأرض إلى الأقمار الصناعية ، وفقًا للتقارير. يمكن أن تؤدي التجربة أيضًا إلى اكتشافات فيزيائية أساسية وإعادة تعريف الثانية كوحدة زمنية.
أجرى علماء صينيون التجربة في أورومتشي ، عاصمة منطقة شينجيانغ الويغورية ذاتية الحكم في غرب الصين. ومع ذلك ، لم يتم ذكر وقت وتاريخ الاختبار في تقرير SCMP.
أوجز التقرير العملية وذكر أن الباحثين الصينيين أقاموا محطتين في المختبرات على بعد 113 كيلومترًا (70 كيلومترًا). كل طرف يحتوي على ليزر ، تلسكوب ، واثنين من مشط التردد البصري لقياس ترددات الضوء بدقة.
قاموا بتحديد الوقت والتحقق من صحته عن طريق إرسال نبضات ليزر تحمل المعلومات بين المقرابين. وفقًا لفريق البحث بقيادة عالم فيزياء الكم بان جيانوي في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC) ، اقتصرت المحاولات السابقة لنقل الإشارات عبر الهواء الطلق على بضع عشرات من الكيلومترات.
يأتي استخدام الليزر لإرسال إشارات عبر الهواء الطلق مصحوبًا ببعض التحديات ، بما في ذلك اضطرابات الرياح والاضطرابات الجوية الأخرى التي تسبب فقدان الإشارة. الصورة: CCTV
قال باحثون صينيون إن الألياف الضوئية قد استخدمت لنقل الإشارات إلى مسافة تتجاوز ألف كيلومتر بدقة ملحوظة. ومع ذلك ، نظرًا لأنه من المستحيل مد الأسلاك بين أماكن محددة ، فقد حاول الباحثون نقل الإشارات في الهواء الطلق.
نُشرت النتائج التي توصلوا إليها يوم الأربعاء في مجلة Nature التي راجعها الأقران. الاختبار الأخير مهم في تحسين الملاحة عبر الأقمار الصناعية.
على سبيل المثال ، يتطلب بناء شبكة عالمية من الساعات الضوئية ، وهي أدوات ضبط الوقت دقيقة بشكل لا يصدق والتي يمكن أن تساعد في تعزيز دقة خدمات الملاحة عبر الأقمار الصناعية ، أن يكون العلماء قادرين على نقل الإشارات عبر مسافات كبيرة.
يمكن للتقنيات البصرية أن تقدم الجيل القادم من أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS). الساعات الضوئية ، على وجه الخصوص ، لديها القدرة على دعم أو حتى استبدال الساعات التي تعمل بالميكروويف ، مع إمكانية تحسين تحديد موقع GNSS بسبب عدم استقرار التردد المنخفض.
صورة الملف: ساعة بصرية
التطبيقات المستقبلية
أخبر ديفيد جوزارد ، الزميل في المركز الدولي لأبحاث علم الفلك الراديوي في أستراليا والذي لم يشارك في الدراسة ، SCMP أن الروابط عبر الهواء الطلق مطلوبة في أي موقف يكون فيه تركيب كابل الألياف الضوئية باهظ التكلفة أو غير عملي. ، مثل عند توصيل مركبة فضائية بالأرض.
أشار Gozzard ، الباحث في أنظمة الليزر للقياس عالي الدقة ، إلى أن هذه التقنية لها عيوب ، بما في ذلك فقدان الطاقة والاضطراب الجوي الذي يمكن أن يتسبب في فشل متكرر للإشارة.
وقال: "عندما تنتقل إشارة زمنية من موقع إلى آخر ، يتسبب الاضطراب في تسريع الضوء بشكل عشوائي أو إبطائه ، وبالتالي تصل إشارة الوقت بعد فترات مختلفة من زمن الرحلة ، مما يفسد تزامن التوقيت".
وأوضح أن الفريق الصيني قد أثبت التكنولوجيا عبر 100 كيلومتر على الأرض. يوضح هذا قدرة التكنولوجيا على تحمل فقدان الطاقة الهائل وكمية كبيرة من الاضطرابات التي تمت مواجهتها على رابط من الأرض إلى مركبة فضائية.
أشار التقرير إلى أن إرسال الإشارات الزمنية لمسافات طويلة قد يمهد الطريق لرؤى جديدة في القوانين الأساسية للفيزياء ، بما في ذلك التحقق من النسبية العامة ، والبحث عن موجات الجاذبية والمادة المظلمة ، والشبكات الكمومية بعيدة المدى.
بالإضافة إلى ذلك ، ادعى العلماء الصينيون أنه باستخدام منهجيتهم ، يمكن للعلماء إعادة تعريف الثانية كوحدة زمنية. تم وضع التعريف الحالي للثاني في عام 1967. وهو يتركز على عدد دورات الإشعاع التي تطلقها ذرات السيزيوم أثناء انتقالها بين الحالات الكمومية.
جهود الولايات المتحدة الأمريكية لبناء ساعات تعتمد على الليزر
تتطلع الولايات المتحدة أيضًا إلى تطوير ساعات تعتمد على الليزر. ستكون هذه الساعات الضوئية أكثر دقة 100 مرة من أكثر النماذج دقة اليوم ، بينما تظل صغيرة ومتينة بدرجة كافية ليتم حملها على مركبات الجيش والطائرات المقاتلة.
اليوم ، يعد التوقيت الدقيق أمرًا بالغ الأهمية للعديد من التطبيقات التجارية والحكومية ، بما في ذلك الشبكات المالية وأنظمة الاتصالات. يعد التوقيت الدقيق ضروريًا أيضًا للأنشطة العسكرية الحيوية ، بما في ذلك اندماج أجهزة الاستشعار والملاحة الدقيقة.
ركزت السلطات العسكرية الأمريكية ، وخاصة تلك الموجودة في الجيش ، بشكل متزايد على إيجاد بدائل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). الأساس المنطقي للبحث عن بدائل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو ضمان تحديد المواقع والتوقيت والملاحة في المناطق المتنازع عليها ، والتي تكون عرضة للتشويش والتحايل عبر إشارات خاطئة.
بدلاً من الموجات الدقيقة المستخدمة في الساعات الذرية اليوم ، تستخدم الساعات الضوئية أشعة الليزر المتخصصة. ومع ذلك ، فإن النماذج الحالية ضخمة وصعبة ، على الرغم من أنها أثبتت أنها تعمل في إعدادات معملية.
اتصل بالمؤلف على ashishmichel@gmail.com
أكملت الصين اختبار ليزر يمكن أن يمهد الطريق لتطوير اتصالات عالية الدقة من الأرض إلى الأقمار الصناعية ، وفقًا للتقارير. يمكن أن تؤدي التجربة أيضًا إلى اكتشافات فيزيائية أساسية وإعادة تعريف الثانية كوحدة زمنية.
أجرى علماء صينيون التجربة في أورومتشي ، عاصمة منطقة شينجيانغ الويغورية ذاتية الحكم في غرب الصين. ومع ذلك ، لم يتم ذكر وقت وتاريخ الاختبار في تقرير SCMP.
أوجز التقرير العملية وذكر أن الباحثين الصينيين أقاموا محطتين في المختبرات على بعد 113 كيلومترًا (70 كيلومترًا). كل طرف يحتوي على ليزر ، تلسكوب ، واثنين من مشط التردد البصري لقياس ترددات الضوء بدقة.
قاموا بتحديد الوقت والتحقق من صحته عن طريق إرسال نبضات ليزر تحمل المعلومات بين المقرابين. وفقًا لفريق البحث بقيادة عالم فيزياء الكم بان جيانوي في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC) ، اقتصرت المحاولات السابقة لنقل الإشارات عبر الهواء الطلق على بضع عشرات من الكيلومترات.
يأتي استخدام الليزر لإرسال إشارات عبر الهواء الطلق مصحوبًا ببعض التحديات ، بما في ذلك اضطرابات الرياح والاضطرابات الجوية الأخرى التي تسبب فقدان الإشارة. الصورة: CCTV
قال باحثون صينيون إن الألياف الضوئية قد استخدمت لنقل الإشارات إلى مسافة تتجاوز ألف كيلومتر بدقة ملحوظة. ومع ذلك ، نظرًا لأنه من المستحيل مد الأسلاك بين أماكن محددة ، فقد حاول الباحثون نقل الإشارات في الهواء الطلق.
نُشرت النتائج التي توصلوا إليها يوم الأربعاء في مجلة Nature التي راجعها الأقران. الاختبار الأخير مهم في تحسين الملاحة عبر الأقمار الصناعية.
على سبيل المثال ، يتطلب بناء شبكة عالمية من الساعات الضوئية ، وهي أدوات ضبط الوقت دقيقة بشكل لا يصدق والتي يمكن أن تساعد في تعزيز دقة خدمات الملاحة عبر الأقمار الصناعية ، أن يكون العلماء قادرين على نقل الإشارات عبر مسافات كبيرة.
يمكن للتقنيات البصرية أن تقدم الجيل القادم من أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS). الساعات الضوئية ، على وجه الخصوص ، لديها القدرة على دعم أو حتى استبدال الساعات التي تعمل بالميكروويف ، مع إمكانية تحسين تحديد موقع GNSS بسبب عدم استقرار التردد المنخفض.
صورة الملف: ساعة بصرية
التطبيقات المستقبلية
أخبر ديفيد جوزارد ، الزميل في المركز الدولي لأبحاث علم الفلك الراديوي في أستراليا والذي لم يشارك في الدراسة ، SCMP أن الروابط عبر الهواء الطلق مطلوبة في أي موقف يكون فيه تركيب كابل الألياف الضوئية باهظ التكلفة أو غير عملي. ، مثل عند توصيل مركبة فضائية بالأرض.
أشار Gozzard ، الباحث في أنظمة الليزر للقياس عالي الدقة ، إلى أن هذه التقنية لها عيوب ، بما في ذلك فقدان الطاقة والاضطراب الجوي الذي يمكن أن يتسبب في فشل متكرر للإشارة.
وقال: "عندما تنتقل إشارة زمنية من موقع إلى آخر ، يتسبب الاضطراب في تسريع الضوء بشكل عشوائي أو إبطائه ، وبالتالي تصل إشارة الوقت بعد فترات مختلفة من زمن الرحلة ، مما يفسد تزامن التوقيت".
وأوضح أن الفريق الصيني قد أثبت التكنولوجيا عبر 100 كيلومتر على الأرض. يوضح هذا قدرة التكنولوجيا على تحمل فقدان الطاقة الهائل وكمية كبيرة من الاضطرابات التي تمت مواجهتها على رابط من الأرض إلى مركبة فضائية.
أشار التقرير إلى أن إرسال الإشارات الزمنية لمسافات طويلة قد يمهد الطريق لرؤى جديدة في القوانين الأساسية للفيزياء ، بما في ذلك التحقق من النسبية العامة ، والبحث عن موجات الجاذبية والمادة المظلمة ، والشبكات الكمومية بعيدة المدى.
بالإضافة إلى ذلك ، ادعى العلماء الصينيون أنه باستخدام منهجيتهم ، يمكن للعلماء إعادة تعريف الثانية كوحدة زمنية. تم وضع التعريف الحالي للثاني في عام 1967. وهو يتركز على عدد دورات الإشعاع التي تطلقها ذرات السيزيوم أثناء انتقالها بين الحالات الكمومية.
جهود الولايات المتحدة الأمريكية لبناء ساعات تعتمد على الليزر
تتطلع الولايات المتحدة أيضًا إلى تطوير ساعات تعتمد على الليزر. ستكون هذه الساعات الضوئية أكثر دقة 100 مرة من أكثر النماذج دقة اليوم ، بينما تظل صغيرة ومتينة بدرجة كافية ليتم حملها على مركبات الجيش والطائرات المقاتلة.
اليوم ، يعد التوقيت الدقيق أمرًا بالغ الأهمية للعديد من التطبيقات التجارية والحكومية ، بما في ذلك الشبكات المالية وأنظمة الاتصالات. يعد التوقيت الدقيق ضروريًا أيضًا للأنشطة العسكرية الحيوية ، بما في ذلك اندماج أجهزة الاستشعار والملاحة الدقيقة.
ركزت السلطات العسكرية الأمريكية ، وخاصة تلك الموجودة في الجيش ، بشكل متزايد على إيجاد بدائل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). الأساس المنطقي للبحث عن بدائل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو ضمان تحديد المواقع والتوقيت والملاحة في المناطق المتنازع عليها ، والتي تكون عرضة للتشويش والتحايل عبر إشارات خاطئة.
بدلاً من الموجات الدقيقة المستخدمة في الساعات الذرية اليوم ، تستخدم الساعات الضوئية أشعة الليزر المتخصصة. ومع ذلك ، فإن النماذج الحالية ضخمة وصعبة ، على الرغم من أنها أثبتت أنها تعمل في إعدادات معملية.
اتصل بالمؤلف على ashishmichel@gmail.com
من فضلك,
تسجيل الدخول
أو
تسجيل
لعرض المحتوي!
