Mars’ta İnternet Nasıl Sağlanır

Günümüzün iletişim altyapısı gelecekteki Mars sakinlerinin ihtiyaçlarını karşılayamıyordu. GLENN HARVEY

Mars’ta İnternet Nasıl Sağlanır

Gelecekteki Kızıl Gezegen sakinleri bağlantı kurmak için yeni ve gelişmiş yöntemlere ihtiyaç duyacak.

Astronotlar bundan birkaç on yıl sonra Mars’a indiğinde belki de birbirleriyle, gezegendeki ve çevresindeki ekipmanlarla ve Dünya’daki görev kontrolüyle iletişim kurmanın bir yolunu bulmaları gerekecek. Evlerinden bu kadar uzakta yaşamalarına rağmen şüphesiz sevdikleriyle bağlantı kurmak, çalma listelerini güncel tutmak veya en sevdikleri programların en son bölümlerini yayınlamak isteyeceklerdir.

Ancak Dünya’nın internetine Wi-Fi bağlantısı kurmak bir seçenek olmayacak. Dünya çok uzakta; gezegenlerin yörüngelerinde nerede olduğuna bağlı olarak yaklaşık 55 milyon ila 400 milyon kilometre. Uzay yolcularının başka bir stratejiye ihtiyacı olacak.

Hollanda’nın Noordwijk kentinde bulunan Avrupa Uzay Ajansı (ESA) sistem mühendisi Claire Parfitt, Mars’a yapılacak insanlı görevler için iyi bir iletişim altyapısı kurmanın şart olduğunu söylüyor. “Şu anda bunun ne anlama geldiğini anlamanın ilk aşamalarındayız.”

Araştırmacılar, bazı uzak alternatiflerin yanı sıra mevcut ağları yükseltmenin yollarını test ediyorlar. Örneğin, Mars ve Jüpiter arasındaki bir asteroidi araştırmak amacıyla Ekim ayında yola çıkan NASA’nın Psyche misyonu, lazerler kullanarak gezegenler arası iletişimi de test edecek. Lazerler, uzay yolculuğunun ilk günlerinden bu yana kullanılan radyo dalgalarından çok daha fazla veri taşıyabilir.

Bilinen hiçbir strateji Dünya ile Mars arasındaki iletişimdeki zaman gecikmesini ortadan kaldıramaz; ışık hızında hareket eden bir mesajın tek yön yolculuğu dört ile 24 dakika arasında sürüyor. Başka bir deyişle, WhatsApp’ın evi araması bir yana, görev kontrolüne hızlı bir ping atılması söz konusu bile olamaz.

Parfitt, güneşin Dünya ile Mars arasına girdiğinde güneş kavuşumu meselesinin de var olduğunu söylüyor. Bu, her iki yılda bir birkaç hafta boyunca gerçekleşir ve gezegenler arasındaki iletişim kesilir. Sonuncusu Kasım ayında gerçekleşti.

Ancak yeni yaklaşımlar, Mars’taki iletişimi Dünya’da deneyimlediklerimize daha benzer hale getirecek olasılıkların önünü açabilir. En az bir araştırma ekibi şunu merak etti: Peki ya Mars’ın kendi interneti olsaydı?

Mars iletişimi bugün nasıl çalışıyor?

Birçok uzay ajansının halihazırda Mars’ta Dünya ile iletişim kurması gereken iniş araçları, gezici araçları ve uyduları var.

NASA’nın Perseverance gezginini düşünün. İki tür bilgi gönderir ve alır. Bunlardan biri, Dünya’daki operatörlerin talimatlar gönderdiği, bilgi aldığı ve bir sonraki adımda ne yapılacağına dair kararlar aldığı komuta ve telemetridir. Percy genellikle her gün Dünya’dan 1000’den fazla komut alıyor. İkincisi ise Percy’nin topladığı bilimsel veriler (örneğin Mars’taki kayaların resimleri). Görevini bu yılın başlarında sonlandıran Ingenuity helikopteri , aynı zamanda Ingenuity ile Dünya arasında veri ve komutların iletilmesi için bir baz istasyonu görevi gören geziciye düzenli olarak ping atıyordu. NASA’nın Mars Odyssey ve Mars Reconnaissance Orbiter’ı veya MRO ve ESA’nın Trace Gas Orbiter’ı veya TGO dahil olmak üzere gezegenin etrafında dönen yörünge araçları benzer şekilde bilim verilerini eve gönderiyor.

Dünyayı Çağırmak

Perseverance ve diğer Mars gezicileri, komutların çoğunu X bant radyo dalgaları aracılığıyla doğrudan Dünya’dan alıyor. Percy küçük miktarda veriyi doğrudan gönderebilse de, verileri Dünya’ya veri göndermek için büyük antenlere sahip olan Mars Aktarma Ağı’ndaki yörüngelerden birine iletmek için genellikle ultra yüksek frekans veya UHF radyo dalgalarını kullanır. Percy ayrıca Ingenuity helikopteriyle iletişim için bir baz istasyonu görevi gördü.

Perseverance gezgini, gezgini Dünya'ya, Ingenuity'ye ve arka plandaki bir uyduya bağlayan UHF radyo frekansı ve X bant radyo frekansı hatlarıyla Mars'ta görünüyor.
DÜNYA VE MRO: NASA; DSN ANTENİ: ANITA GOULD/FLICKR (CC BY-NC 2.0 TAPU); ROVER, INGENUITY VE MARS YÜZEYİ: JPL-CALTECH/NASA; C. CHANG TARAFINDAN UYARLANMIŞTIR

Mars’la iletişimin büyük bir kısmı, NASA’nın “koreografisi sıkı bir dans” olarak tanımladığı şekilde Mars Aktarma Ağı üzerinden yönlendiriliyor. Mars çevresindeki beş yörünge aracından (MRO, TGO, MAVEN, Mars Odyssey ve Mars Express) oluşan bu ağ, bilgileri Dünya’ya yönlendirilmiş antenler aracılığıyla aktarıyor.

En son gözlemlerini Dünya’ya geri göndermesi gereken bir gezici, öncelikle verileri ultra yüksek frekanslı radyo iletimlerini kullanarak yörüngedeki araçlardan birine aktarıyor. Eğer yörünge aracının Dünya’yı görüş alanı yoksa, görene kadar bilgiyi elinde tutabilir. Veriler daha sonra dünyaya dağıtılan güçlü radyo antenlerinin her zaman derin uzaydan gelen ping’leri dinlediği Dünya’ya aktarılıyor.

Bir insan mürettebatı Mars’a indiğinde bu sistem yeterince iyi olmayacak. MIT’de fiber optik ve uydu iletişimi alanında araştırmacı olan Vincent Chan, yerel, yerdeki iletişimi bir zorluk olarak görmüyor. Marslı bir mürettebatın radyo frekansını ve mevcut kablosuz teknolojileri kullanarak etkileşime girebileceğini söylüyor. Astronotlar birbirine yakın olduğunda iki mini baz istasyonu yeterli olacaktır ve astronotlar, mesajların ufuktan gönderilmesini gerektirecek kadar birbirlerinden uzakta olduklarında bir tür röle kullanılabilir. Dünyanın uzak bölgelerinde yaşayan insanlar her zaman benzer şekilde iletişim kurarlar. Chan, “Bu hizmetler zaten uygulanıyor” diyor ve “çok ekonomik.”

Chan, mürettebatın iniş aracındaki Dünya’ya dönük büyük bir antenin muhtemelen Marslı kaşiflerin kuracağı ilk altyapı olacağını söylüyor, ancak o zaman işler daha da zorlaşabilir. Yerdeki antenin doğrudan görüş hattı olmadığında astronotlar, Dünya ile iletişim kurmak için Mars Aktarma Ağı’na benzer yörünge rölelerini kullanabilirler. Birkaç yörünge aracının günün her saatinde kapsama için hazır olması ve yoğun veri aktarımı için optimize edilmeleri gerekecekti.

ESA şu anda günümüzün aktarma ağını daha sağlam hale getirmeye çalışıyor. Mars İletişim ve Navigasyon Altyapısı veya MARCONI adı verilen bir kavramın değerlendirilmesinin ilk aşamalarındadır. Proje, ileriye doğru hareket ederse, Mars’a yapılacak herhangi bir görevi destekleyebilecek bir dizi iletişim ve navigasyonla ilgili yük geliştirecek.

Parfitt, yörüngeye yerleştirildikten sonra bu yüklerin Mars üzerinde ve Mars ile radyo iletişimi sağlayacak düğümler olarak hareket edeceğini açıklıyor. Daha sonra gelecekteki görevlerde kullanılmak üzere buralarda kalabilirler. “Ne kadar çok kütleye inerseniz, o kadar pahalı olur, dolayısıyla her seferinde Mars’a devasa iletişim sistemleri indirmek istemezsiniz” diyor.

Geleneksel radyo frekansları düşük veri hızları için yeterli olsa da, bir lazer bağlantısının kullanılması aynı zaman diliminde 10 ila 100 kat daha fazla veri taşıyabilir. Optik dalgaların frekanslarının radyo dalgalarından yüzbinlerce kat daha yüksek olması nedeniyle çok daha fazla bilgi paketlenebilir. Dolayısıyla bu tür optik sinyaller tam da uzay iletişiminin yönelebileceği yerdir.

Uzayda lazer iletişimi

Geçtiğimiz Ekim ayında fırlatılan Psyche uzay aracı, keşfedeceği metal açısından zengin asteroit Psyche’ye doğru ilerlerken uzun mesafeli lazer iletişiminin uygulanabilirliğini test edecek. Uzay aracı NASA’nın Derin Uzay Optik İletişimi veya DSOC teknolojisini taşıyor.

Lazerlerin uzay iletişimi için kullanılması yeni değil, ancak aydan daha uzak mesafelerde hiçbir zaman test edilmedi. Kasım ortasında Psyche, Dünya’ya 16 milyon kilometre (aydan 40 kat daha uzak) bir mesafeden veri ışınladı. Aralık ayında ise Taters isimli kedinin videosunu 31 milyon kilometre uzaktan göndermişti.

Üzerinde çalışan bilim adamlarıyla birlikte NASA'nın temiz odasındaki Psyche uzay aracının resmi.
NASA’nın Psyche uzay aracına bağlı Derin Uzay Optik İletişim teknolojisi şu anda ayın ötesinde lazer iletişimini test ediyor. Psyche’nin fırlatılmadan önce temiz bir odada olduğu bu görüntüde, alıcı-verici DSOC’nin tüp benzeri güneşliğinin sağında (görünmese de) yer alıyor. JPL-CALTECH/NASA

ESA ayrıca uzun mesafeli optik iletişimi de araştırıyor. Güvenli ve Lazer İletişim Teknolojisi’nin kısaltması olan ve çatı penceresi olarak telaffuz edilen ScyLight adlı bir program , uzaydan güvenli ve hızlı veri iletişimi için optik ve kuantum teknolojilerinin araştırılmasını ve geliştirilmesini destekliyor .

Faydalarına rağmen optik iletişim, sinyali hedeflemede son derece hassas olmayı gerektirir. Radyo iletişiminden farklı olarak optik sinyaller, tam olarak alıcıya yönlendirilmesi gereken dar bir ışınla gönderilir. Üstelik bulut örtüsü ve atmosferik etkiler de lazerleri engelliyor.

Optik iletişime yönelik herhangi bir değişiklik, Derin Uzay Ağı adı verilen derin uzaydan gelen mesajları dinleyen mevcut radyo antenlerinde veya yeni altyapıda bazı iyileştirmeler yapılması anlamına gelecektir.

Ay, Mars’tan daha yakın olmasına rağmen gelecekteki bağlantılara yönelik öğrenme fırsatları sunuyor. İnsanları aya geri döndürmeyi amaçlayan Artemis programının bir parçası olarak NASA, telekomünikasyon için Ay’da 4G ağı kurmak üzere özel şirketlerle sözleşme imzaladı. Bu tür ağlar radyo dalgalarına dayanıyor ve zorlu ay manzarasına dayanabilecek antenlerin ve baz istasyonlarının kurulmasını içeriyor.

Moonlight adlı bir ESA programı, özel uzay şirketlerini, Dünya’yı doğrudan göremeyen bölgeler de dahil olmak üzere, ayın çevresinde bir iletişim uyduları takımyıldızı kurmaya davet ediyor. Programın ilk aşaması, şu anda 2026 için planlanan Lunar Pathfinder yörünge aracının fırlatılmasını içeriyor.

Londra’da yaşayan ve ESA’da gelecek proje mühendisi olan Tomas Navarro, “Ay için yapılan her şey, insanları ve görevleri Mars’a götürmeyi amaçlıyor” diyor.

Mars’ta internet

Marslı kaşifler, gelecekteki sakinlerden bahsetmeye bile gerek yok, şüphesiz ileri geri mesaj göndermekten daha fazlasını yapmak isteyeceklerdir. Fotoğraf paylaşmaktan devasa veritabanlarına erişmeye kadar her şey için kullandığımız Dünya’nın internetine benzer bir kurulum isteyecekler. Haziran 2023’te, Berlin Technische Universität’tan Tobias Pfandzelter ve David Bermbach, Mars yörüngesinde dönen bir uydu filosunun Kızıl Gezegene kendi yan internetini sağlayabileceğini öne sürdüler.

Dünyadaki çoğumuz internete, kablosuz 4G veya 5G ağlarındaki radyo frekansı radyasyonunu kullanarak veya Wi-Fi yönlendiricileri aracılığıyla telefonlarımız aracılığıyla erişiyoruz. Bu bağlantılar dünya çapında fiber optik kablolarla birbirine bağlanmaktadır. Önerilen Mars ağı bunun yerine, SpaceX tarafından işletilen alçak Dünya yörüngesindeki uydulardan oluşan bir takımyıldız olan Starlink’e benzeyecek . Dünya’da geniş bant internet ve uydu üzerinden cep telefonu kapsama alanı pahalıdır, ancak Mars’ta böyle bir sistemin kurulması, yerdeki geniş ve sağlam bir ağdan daha ucuz ve daha kolay olabilir.

Pfandzelter ve Bermbach, bulut bilişim (bilgi işlem hizmetlerinin internet üzerinden sunulması) konusunda uzmandır. Önerilen Mars interneti için, bilginin toplandığı yere yakın bir yerde işlendiği uç bilişimden kavramlar elde ettiler.

Merkezi San Jose, California’da bulunan Supermicro teknoloji şirketinin genel müdürü Michael Clegg, uç bilişimi popüler bir pizza restoranı benzetmesini kullanarak açıkladı: “Ana lokasyonda pişirilen bir pasta daha fazla mahallede daha küçük şubeler açar, çünkü daha fazla mahallede pişirilir. uzaktaki bir müşteriye giderken üşürsün.” Sınır bilişim genellikle verileri depolamak ve iletmek için yerdeki baz istasyonlarına dayanır, ancak artık düşük Dünya yörüngesindeki uydular bir alternatif olarak görülüyor.

Mars’ı çevreleyen çizgilerle birbirine bağlanan bir dizi mavi ve yeşil nokta.

Pfandzelter ve Bermbach, Mars çevresindeki 81 düşük yörüngeli uydudan oluşan bir takımyıldızın gezegen çapında kapsama için yeterince iyi olacağı sonucuna vardı. Dünya’nın internetinin bir uzantısı olacak yerel bir iletişim sistemi sağlayacaklardı.

Mars'ı çevreleyen çizgilerle birbirine bağlanan bir dizi mavi ve yeşil nokta.
Bir araştırma ekibi, Mars çevresinde yörüngede bulunan ve burada maviyle gösterilen 81 uydudan oluşan bir ağın, gezegen çapında internet kapsama alanı sunabileceğini öne sürüyor. Yeşil noktalar, 2018 itibarıyla Mars’a iniş alanlarını gösteriyor. T. PFANDZELTER VE D. BERMBACH/SATCOM 2023

Mars’ta bir Netflix şovunu yakalamaya çalışan bir astronot düşünün. Pfandzelter, “Eğer Dünya’dan yayın yapacak olsaydınız, önce 10, 15, hatta 40 dakika beklemeniz gerekirdi” diyor ve bu sadece bağlanmak için geçerli. Sinir bozucu bir dur-kalk olayı olurdu. Mars’taki başka bir astronot da aynı filmi izlemek isterse aynı süreci yeniden yaşamak zorunda kalıyor.

Bunun yerine, Mars’taki bir bulut veri depolama sistemi, filmlere erişimi kolaylaştırabilir. “Dünyadaki deneyimin aynısını yaşayabilirsiniz çünkü tüm verileriniz yerel olarak kopyalanır” diyor. Bu arada, bilim verileri gibi Dünya’ya ve Dünya’dan diğer yüklemeler ve indirmeler arka planda devam edebilir.

İnternet uydularını Mars yörüngesine yerleştirmek aynı zamanda ekonomik olacaktır çünkü yüzeye iniş altyapısı gerektirmeyecektir; iniş ekipmanı bir görevin bütçesinin büyük bir bölümünü oluşturabilir. Pfandzelter, “Mars’a bir grup ağ uydusu gönderip onları yörüngede tutmak çok daha ucuz olurdu” diyor.

MARCONI konseptinin büyütülmüş bir versiyonuna benzer (ve bu teknolojilerin durumuna bağlı olarak radyo veya optik dalgaları kullanabilir).

Parfitt, Mars’a varmanın onlarca yıl uzakta olmasına rağmen planlamaya başlamak için çok erken olmadığını söylüyor. Gezegenler arasında canlı görüntülü sohbet, bilimsel olasılıkların dışındadır. Fizik kanunlarında büyük bir değişiklik olmadığı sürece mesajlar hiçbir zaman ışık hızından daha hızlı gidemeyecektir. “Bu çözülecek bir sorun değil. Bu sadece bir sorun.”

Ancak diğer sınırlamaların üstesinden gelinebilir. Bu zorlukların üstesinden gelmek, yalnızca Mars’taki gelecekteki astronotlara fayda sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda onların oraya daha erken ulaşmalarına da yardımcı olabilir.

Parfitt, “Böyle bir altyapı oluşturduğunuzda çok daha fazla misyonun önerildiğini görüyorsunuz” diyor.

Yazan: İlknur YEŞİLYURT

Kaynaklar

İlknur Yeşilyurt hakkında 147 makale
Biyoteknolog ve Moleküler biyolog. Astronomi, yeşil enerji, genetik, nanoteknoloji, biyosensörler ve biyoçözünürlük/biyouyumluluk konularına meraklı. Bilim ve kitap tutkunu.

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*