Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία επικοινώνησε με επιτυχία μέσω λέιζερ με το διαστημικό σκάφος Psyche της NASA σε απόσταση 265 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, χρησιμοποιώντας δύο επίγειους σταθμούς οπτικής επικοινωνίας στην Ελλάδα.
Στις 7 Ιουλίου πραγματοποιήθηκε μια ιστορική επιτυχία για την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία καθώς επικοινώνησε οπτικά με σκάφος που βρίσκεται στο βαθύ διάστημα. Η επαφή με το πείραμα DSOC (Deep Space Optical Communications) της αποστολής Psyche, που βρίσκεται σε απόσταση 1,8 αστρονομικών μονάδων ή 265 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, επιτεύχθηκε μέσω των ελληνικών αστεροσκοπείων στο Κρυονέρι και τον Χελμό, και αποτελεί την πρώτη από ένα σύνολο τεσσάρων προγραμματισμένων επαφών αυτό το καλοκαίρι.
«Η πρώτη επιτυχημένη δοκιμή επικοινωνίας με το βαθύ διάστημα από την Ευρώπη, αποτελεί πραγματικά ένα άλμα προς την επίτευξη γρήγορης επικοινωνίας, σε επίπεδα ίντερνετ, με αποστολές στο βαθύ διάστημα. Το κοινό επίτευγμα συνεργατών, βιομηχανιών, πανεπιστημίων, της ESA και της NASA υπογραμμίζει την σπουδαιότητα της διεθνούς συνεργασίας», δήλωσε ο Rolf Densing, διευθυντής επιχειρήσεων στην ESA.
«Πρόκειται για φανταστική επιτυχία. Μέσα από χρόνια τεχνολογικών εξελίξεων, προσπαθειών διεθνούς τυποποίησης και υιοθέτησης καινοτόμων μηχανικών λύσεων, έχουμε θέσει τον ακρογωνιαίο λίθο του Διαδικτύου του Ηλιακού Συστήματος», δήλωσε η Mariella Spada, επικεφαλής των συστημάτων εδάφους και καινοτομίας της ESA.
Σύνδεση με λέιζερ στο Ηλιακό Σύστημα από την Ελλάδα
Η προσπάθεια μετάδοσης ξεκινά στην Ελλάδα, όπου η ESA έχει μετατρέψει δύο αστεροσκοπεία σε επίγειους οπτικούς σταθμούς υψηλής ακρίβειας.
Από το Αστεροσκοπείο Κρυονερίου, που βρίσκεται κοντά στην Αθήνα, μια ισχυρή δέσμη λέιζερ κατευθύνεται προς το διαστημόπλοιο Psyche της NASA. Αν και δεν μεταφέρει δεδομένα, η δέσμη έχει σχεδιαστεί για να στοχεύει με τόσο μεγάλη ακρίβεια, ώστε το πείραμα DSOC που βρίσκεται στο σκάφος Psyche, να μπορεί να κλειδώσει σε αυτή και να στείλει ένα σήμα απάντησης πίσω στη Γη. Η απάντηση στη συνέχεια λαμβάνεται από το Αστεροσκοπείο Χελμού, που βρίσκεται 37 χιλιόμετρα μακριά.
«Η ενεργοποίηση αυτής της αμφίδρομης οπτικής επικοινωνίας σήμανε την υπέρβαση δύο σημαντικών τεχνικών προκλήσεων: την ανάπτυξη ενός λέιζερ αρκετά ισχυρού για να στοχεύσει ένα μακρινό διαστημόπλοιο με εξαιρετική ακρίβεια και την κατασκευή ενός δέκτη αρκετά ευαίσθητου για να ανιχνεύσει το πολύ αμυδρό σήμα επιστροφής, που αποτελείται μόνο από μερικά φωτόνια, μετά από ένα ταξίδι εκατοντάδων εκατομμυρίων χιλιομέτρων», εξηγεί η Sinda Mejri, υπεύθυνη έργου του συστήματος επίγειων δεκτών λέιζερ της ESA.
Οι ελεγκτές της αποστολής στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης (JPL) της NASA, το οποίο ανέπτυξε και διαχειρίζεται τόσο το DSOC όσο και το Psyche, παρείχαν τη ακριβή θέση του διαστημικού σκάφους, χρησιμοποιώντας ισχυρές τεχνικές πλοήγησης, συμπεριλαμβανομένης της Delta-DOR (Delta-Differential One-Way Ranging), μιας τεχνικής που χρησιμοποιείται επίσης από την ESA για διαπλανητικές αποστολές, για τον ακριβή προσδιορισμό της τροχιάς του διαστημικού σκάφους.
Οι ειδικοί στη δυναμική πτήσεων στο Κέντρο Διαστημικών Επιχειρήσεων (ESOC) της ESA υπολόγισαν στη συνέχεια μεταβλητές όπως η πυκνότητα του αέρα, οι διακυμάνσεις θερμοκρασίας και η κίνηση των πλανητών. Μια διαδικασία παρόμοια με αυτές που χρησιμοποιούνται στα παγκόσμια συστήματα δορυφορικής πλοήγησης, αλλά με την πρόσθετη πολυπλοκότητα των αποστάσεων στο βαθύ διάστημα και την ανάγκη για εξαιρετικά ακριβή σκόπευση.
Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια κατά τη διάρκεια των μεταδόσεων λέιζερ, τμήματα του ελληνικού εναέριου χώρου έκλεισαν προσωρινά.
Χρόνια προετοιμασίας, άμεση εγκατάσταση
Η επιτυχία της σύνδεσης ήταν αποτέλεσμα ετών προετοιμασίας και συνεργασίας, ενώ παράλληλα κατασκευάστηκαν επίγειοι σταθμοί οπτικής μετάδοσης και λήψης.
Ο επίγειος πομπός λέιζερ ενσωματώνει πέντε λέιζερ υψηλής ισχύος με εξαιρετικά ακριβείς ελεγκτές κατεύθυνσης σε ένα ειδικό φορέα μήκους 6 μέτρων με πλατφόρμα ανύψωσης, με σκοπό την προστασία του ευαίσθητου εξοπλισμού από το ηλιακό φως κατά τη διάρκεια της ημέρας και την ανύψωση για την λειτουργία, μετά τη δύση του Ηλίου.
Ο επίγειος δέκτης λέιζερ αποτελείται από ένα εξελιγμένο οπτικό αισθητήρα, τόσο ευαίσθητο που μπορεί να ανιχνεύσει μεμονωμένα φωτόνια. Ο δέκτης είναι σταθερά τοποθετημένος στο πίσω τμήμα του τηλεσκοπίου Αρίσταρχος, διαμέτρου 2,3 μέτρων, που βρίσκεται 2.340 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας στο Αστεροσκοπείο Χελμού.
Τον Απρίλιο, η ομάδα πραγματοποίησε μια δοκιμαστική επικοινωνία, εκπέμποντας ένα μόνο σήμα χαμηλής ισχύος στον δορυφόρο Alphasat της ESA, ο οποίος βρίσκεται σε γεωστατική τροχιά, σε υψόμετρο 36.000 χιλιομέτρων και αποτελεί ένα εξαιρετικό πεδίο δοκιμών για τεχνολογίες οπτικών επικοινωνιών, χάρη σε ένα ειδικά κατασκευασμένο τερματικό οπτικών επικοινωνιών που παρέχεται από την Γερμανική Διαστημική Υπηρεσία.
«Παρά την πολυπλοκότητα του έργου, η τελική εγκατάσταση των λέιζερ, της ηλεκτρικής καλωδίωσης και των συστημάτων ψύξης ολοκληρώθηκε με επιτυχία λίγο μετά την παράδοσή τους το ίδιο πρωί», δήλωσε ο Clemens Heese, επικεφαλής οπτικών τεχνολογιών της ESA. «Η επίτευξη της εγκατάστασης λέιζερ και της ασφαλούς εκπομπής λέιζερ στον ουρανό εντός μιας ημέρας, αποτελεί αξιοσημείωτη απόδειξη της ακρίβειας, του συντονισμού και της αφοσίωσης της ομάδας».
Λίγο αργότερα, οι τελικές δοκιμές επέτρεψαν στην ομάδα να ελέγξει όλα τα βήματα της διαδικασίας και να πραγματοποιήσει μια τελική δοκιμή λέιζερ για τη βελτιστοποίηση του συντονισμού.
Στην προσπάθεια συμμετείχαν λιγότερα από 20 άτομα: 7 στο Κρυονέρι και 12 στο Χελμό. Παράλληλα, ο έλεγχος του διαστημικού σκάφους Psyche και του τερματικού σταθμού DSOC πραγματοποιήθηκαν στις Ηνωμένες Πολιτείες στο JPL, το οποίο έστειλε επίσης δύο εμπειρογνώμονες στην Ελλάδα για να βοηθήσουν στις επίγειες επιχειρήσεις.
Μια ματιά στο μέλλον
Η πρώτη επικοινωνία είναι κάτι περισσότερο από ένα τεχνικό κατόρθωμα. Είναι μια ματιά στο μέλλον των επικοινωνιών στο βαθύ διάστημα.
«Οι οπτικές συνδέσεις υπόσχονται ρυθμούς δεδομένων 10 έως 100 φορές υψηλότερους από τα τρέχοντα συστήματα ραδιοσυχνοτήτων. Ο συνδυασμός της συγκεκριμένης τεχνολογίας με αυτές που διαθέτουμε για τις επικοινωνίες ραδιοσυχνοτήτων είναι απαραίτητος για τη μετάδοση του συνεχώς αυξανόμενου όγκου δεδομένων των αποστολών που εξερευνούν το Σύμπαν», δήλωσε ο Andrea Di Mira, επικεφαλής του συστήματος επίγειων πομπών λέιζερ της ESA στο ESOC.
Η ανακοίνωση του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών
Στις 7 Ιουλίου πραγματοποιήθηκε με επιτυχία η πρώτη οπτική ζεύξη με το διαστημόπλοιο «Ψυχή» της NASA σε απόσταση περίπου 265 εκατομμυρίων χιλιομέτρων μακριά από τη Γη. Πρόκειται για ένα πρωτοποριακό πείραμα το οποίο είχε αναλάβει το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (ΕΑΑ) μέσω του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών & Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ) σε συνεργασία με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) και την Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος της Αμερικής (NASA).
Για την επίτευξη αυτού του στόχου τόσο η προηγούμενη Διοίκηση του ΕΑΑ υπό τον Πρόεδρο κ. Μανώλη Πλειώνη όσο και η παρούσα υπό τον νέο Πρόεδρο κ. Σπύρο Βασιλάκο (πρώην Διευθυντή ΙΑΑΔΕΤ) όχι μόνο διέθεσε τις δύο εθνικές υποδομές, αυτές του αστρονομικού σταθμού στο Κρυονέρι Κορινθίας και το τηλεσκόπιο Αρίσταρχος στο Αστεροσκοπείο Χελμού, αλλά δημιούργησε εκείνο το θεσμικό και οικονομικό πλαίσιο ώστε το ΕΑΑ να μπορεί να ανταποκριθεί στην εν λόγω αποστολή.
Φυσικά καθοριστικό ρόλο έπαιξε και η στρατηγική συνεργασία του ΕΑΑ με την ESA, τη Γενική Γραμματεία Τηλεπικοινωνιών και Ταχυδρομείων του Υπουργείου Ψηφιακής Διακυβέρνησης, και με την Γενική Γραμματεία Έρευνας και Καινοτομίας του Υπουργείου Ανάπτυξης.
Ο αστρονομικός σταθμός Κρυονερίου χρησιμοποιήθηκε για την εκπομπή του οπτικού laser προς το διαστημόπλοιο με σκοπό η «Ψυχή» να αναγνωρίσει τη θέση μας στη Γη με μεγάλη ακρίβεια, ενώ από το Αστεροσκοπείο Χελμού, το μεγαλύτερο οπτικό τηλεσκόπιο των Βαλκανίων, έγινε η λήψη του σήματος laser που εξέπεμψε το διαστημόπλοιο.
Σε όλη αυτή την προσπάθεια το ΕΑΑ ένωσε τις δυνάμεις του με διεθνείς ομάδες που προέρχονται από την ESA, τη NASA, και άλλες Ευρωπαϊκές εταιρίες με εξειδίκευση στον χώρο των οπτικών τηλεπικοινωνιών.
Η ιστορικών διαστάσεων αυτή επιτυχία οφείλεται, σε μεγάλο βαθμό, σε όλη την ομάδα υποστήριξης των τηλεσκοπίων του ΙΑΑΔΕΤ/ΕΑΑ που, για πολλά χρόνια, διατηρεί τα τηλεσκόπια σε άριστη κατάσταση ώστε να μπορέσουν να συμβάλουν σε τέτοια απαιτητικά πειράματα. Ξεχωριστή ήταν η συμμετοχή του Μανώλη Ξυλούρη (Ασκούντα Καθήκοντα Διευθυντή του ΙΑΑΔΕΤ) ο οποίος είχε την επίβλεψη της προετοιμασίας των αστεροσκοπείων Κρυονερίου και Χελμού για τους σκοπούς του πειράματος από την πρώτη στιγμή καθώς και τη συνεχή επικοινωνία με τις ομάδες της ESA και της NASA και όλων των εμπλεκόμενων φορέων.
Ιδιαίτερη ήταν επίσης η συμμετοχή των Θανάση Μαρούση (για την τεχνική υποστήριξη), Γιάννη Αλικάκο και Αλέξη Γουρζέλα για την υποστήριξη των επιχειρήσεων στο πεδίο (αστεροσκοπεία Κρυονερίου και Χελμού) καθώς και των Άκη Χάσκα και Γρηγόρη Κυρίτση για την βοήθεια σε τεχνικά και οργανωτικά ζητήματα.
Ανεκτίμητη ήταν επίσης και η βοήθεια που παρείχαν τα στελέχη της Υπηρεσίας Πολιτικής Αεροπορίας (με ιδιαίτερα σημαντική συμμετοχή εκείνη του κ. Χάρη Πανώριου) ως προς τη δέσμευση του εναέριου χώρου για την επίτευξη του συγκεκριμένου πειράματος, του Δρ. Ηλία Παναγιώτη για την ακριβή μέτρηση των συντεταγμένων των δύο τοποθεσιών, καθώς και της ομάδας του εργαστηρίου pcrl του ΕΜΠ για την υποστήριξη σε οπτικές διατάξεις.
Για το επόμενο διάστημα είναι προγραμματισμένες τρεις ακόμα οπτικές ζεύξεις.
Τέλος στόχος της παρούσας Διοίκησης του ΕΑΑ είναι η ανάδειξη της Ελλάδας 🇬🇷 σε Ευρωπαϊκό πυλώνα ανάπτυξης και καινοτομίας στις νέες διαστημικές τεχνολογίες επικοινωνιών (ευρυζωνικό δίκτυο του διαστήματος).