ناسا درصدد آزمایش استفاده از پرتو ایکس برای ارتباطات فضایی است

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) در آستانه‌ی برقراری یک تماس قرار دارد؛ اما نه صرفا از نوع تماس‌های قدیمی. این تماس منحصربه‌فرد قرار است ازطریق پرتوهای ایکس انجام شود. درواقع، ناسا به‌تازگی یک سامانه‌ی ارتباطاتی پرتو ایکس به‌نام ایکس‌کام (XCOM) را توسعه داده است که قصد دارد به‌زودی آن را برای نخستین بار آزمایش کند.

ایکس‌کام می‌تواند در شیوه‌ی برقراری ارتباطات بین زمین و فضاپیماهای واقع در اعماق فضا، تحولی اساسی ایجاد کند. یک سامانه‌ی ارتباطاتی پرتو ایکس قادر به انتقال چندین گیگابیت داده در هر ثانیه است. فقط تصور کنید که فضاپیمایی همچون نیوهورایزنز یا جونو با استفاده از پرتو ایکس تا چه حجم عظیمی از داده را می‌تواند به زمین ارسال کند یا فضانوردان حاضر روی مریخ چقدر بهتر قادر به برقراری تماس با خانه خواهند بود. این فناوری تازه حتی می‌تواند انواع جدیدی از ارتباطات را با خارج از منظومه‌ی شمسی امکان‌پذیر کند. جیسون میچل، مهندس مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا در این‌باره می‌گوید:

ما از مدت‌ها پیش در انتظار رونمایی از این قابلیت بوده‌ایم. ایکس‌کام به‌دلیل فواصل بسیار بلندی که باید در آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد، می‌تواند برای برخی مأموریت‌ها فناوری توانمندی باشد.

در حال حاضر، ارتباطات زمین – فضا به امواج رادیویی متکی است. هر دو پرتوهای ایکس و امواج رادیویی اشکالی از تابش الکترومغناطیسی محسوب می‌شوند که با سرعت نور سفر می‌کنند؛ اما تولید امواج رادیویی آسان‌تر است و مدولاسیون آن‌ها که به‌معنی رمزگذاری سیگنال‌ها روی شکل موج است نیز راحت‌تر صورت می‌گیرد.

بااین‌حال، به‌گفته‌ی میچل احتمالا از پرتوهای ایکس برای ارتباطات زمین‌پایه استفاده نخواهد شد؛ زیرا امکان انتقال آن‌ها با استفاده از سیم وجود ندارد و همچنین یک تابش پرانرژی نظیر حرکت پرتو ایکس در اطرافمان می‌تواند خطرناک و آسیب‌زا باشد؛‌ اما پرتو ایکس برای فضا به برخی دلایل می‌تواند به‌شدت کاربردی باشد.

پرتوهای ایکس طول موج بسیار کوتاه‌تری از امواج رادیویی یا امواج فروسرخ دارند؛ بدین معنی که می‌توانند در مقایسه با امواج رادیویی، همان مقدار انرژی را برای انتقال داده‌های بسیار بیشتری استفاده کنند و این کار را نیز در یک پرتو به‌شدت متمرکزشده انجام دهند.

پرتوهای ایکس همچنین با برخی محدودیت‌های امواج رادیویی مواجه نیستند. به‌عنوان مثال فضاپیماهایی که به زمین بازمی‌گردند، تجربه‌ای را از سر می‌گذرانند که از آن با عنوان خاموشی ورود مجدد یاد می‌شود. در جریان این رخداد، گرمای شدید ایجادشده ناشی از ورود مجدد به جو، پوششی از پلاسما را در اطراف فضاپیما به‌وجود می‌آورد که امواج رادیویی نمی‌توانند به داخل آن نفوذ کنند.

این خاموشی ارتباطی می‌تواند برای چندین دقیقه به‌طول بیانجامد؛ در نتیجه همان‌طور که احتمالا می‌توان حدس زد، وضعیتی بسیار تنش‌زا برای فضانوردان و کنترل مأموریت به‌وجود می‌آید. اما پرتوهای ایکس می‌توانند با عبور از داخل پوشش پلاسما به کنترل مأموریت امکان دهند تا در حین بازگشت فضانوردان به زمین به برقراری ارتباط با آن‌ها بپردازند.

در این تصویر، موقعیت منبع مدوله‌شده‌ی پرتو ایکس و NICER روی ایستگاه فضایی بین‌المللی دیده می‌شود

از آنجا که سامانه‌ی ارتباطی پرتو ایکس فناوری تازه‌ای به‌حساب می‌آید که تا پیش از این هرگز مورد استفاده قرار نگرفته بود، مهندسان ناسا کاربردهایی فراتر از انتظار را در آینده برای آن متصور هستند. ناسا قصد دارد این فناوری را با استفاده از چندین قطعه تجهیزات آزمایش کند. گیرنده‌ی NavCube GPS سال گذشته روی ایستگاه فضایی بین‌المللی نصب شد. منبع مدوله‌شده‌ی پرتو ایکس (MXS) نیز قرار است تا پایان ماه آوریل فرستاده شود و به‌نقل از وب‌سایت IEEE Spectrum، در خارج از ایستگاه فضایی نصب خواهد شد و توسط NavCube کنترل خواهد شد.

MXS به‌صورت بی‌وقفه پالس‌های پرتو ایکس تولید خواهد کرد و توسط NavCube چندین بار در ثانیه خاموش و روشن خواهد شد تا سیگنال‌های جی‌پی‌اس‌مانند را روی اشکال موج رمزگذاری کند. این پرتوها سپس به ردیاب‌های پرتو ایکس مستقر روی ابزاری به‌نام کاوشگر ترکیب داخلی ستاره‌ی نوترونی (NICER) ارسال خواهند شد که در فاصله‌ی ۵۰ متری نصب شده است. NICER در حقیقت رصدگری است که سال گذشته برای نمایش تکنیک مسیریابی تازه‌ای به‌نام ناوبری تپ‌اختر پرتو ایکس (XNAV) به‌کار رفت.

اگر همه‌چیز به‌خوبی پیش برود، آزمایش‌های آتی بلندپروازانه‌تر خواهند بود؛ اما به‌گفته‌ی میچل، برای نخستین تلاش، مهم است که آن‌ها کد شناخته‌شده‌ای را انتقال دهند که امکان شناسایی آن فراهم است تا اطمینان حاصل شود که NICER سیگنال را دقیقا به همان نحو ارسال‌شده، دریافت می‌کند. فناوری ارتباطی تازه‌ی ناسا احتمالا به قدری توسعه‌ی بیشتر نیاز خواهد داشت تا آماده‌ی استفاده شود.