Σημαντικό βήμα στον τομέα των διαστημικών επικοινωνιών πέτυχαν ελληνικές πανεπιστημιακές ομάδες, καθώς ο νανοδορυφόρος ERMIS-3 συνδέθηκε οπτικά, μέσω δέσμης laser, με τον επίγειο Οπτικό Σταθμό του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης στον Χολομώντα. Το εγχείρημα αποτελεί σημαντικό ορόσημο για την ελληνική διαστημική τεχνολογία και αναδεικνύει τις δυνατότητες συνεργασίας της ακαδημαϊκής κοινότητας με εξειδικευμένες τεχνολογικές επιχειρήσεις και ευρωπαϊκούς οργανισμούς.
Ο ERMIS-3 σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο Τμήμα Αεροδιαστημικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, ενώ ο επίγειος σταθμός αναπτύχθηκε από το Εργαστήριο Θεωρητικής Μηχανικής και Αστροδυναμικής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ, σε συνεργασία με τη λιθουανική εταιρεία Astrolight και με την υποστήριξη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA).
Η επιτυχία αφορά την πραγματοποίηση οπτικής ζεύξης ανάμεσα σε έναν μικρό δορυφόρο χαμηλής γήινης τροχιάς και έναν επίγειο οπτικό σταθμό, μια διαδικασία που απαιτεί εξαιρετικά ακριβή στόχευση και σταθερή παρακολούθηση, καθώς ο δορυφόρος κινείται με μεγάλη ταχύτητα γύρω από τη Γη.
Κλεομένης Τσιγάνης: «Δεν ήταν προφανές ότι θα μπορούσε να γίνει»
Αναφερόμενος στη σημασία του εγχειρήματος ο καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ και κύριος ερευνητής του προγράμματος HolOGS, Κλεομένης Τσιγάνης, δήλωσε στο «ΤyposThes»: «Είναι η πρώτη επιτυχημένη από άκρη σε άκρη ζεύξη οπτικής επικοινωνίας από το διάστημα σε οπτικό σταθμό. Έγινε πραγματικότητα με την ελληνική σύμπραξη δύο πανεπιστημίων».
Όπως εξήγησε, «πρόκειται για μια τεχνολογία που βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, όμως με σημαντικές δυνατότητες. Η δυσκολία δεν βρίσκεται μόνο στην αποστολή ενός οπτικού σήματος, αλλά κυρίως στη διατήρηση μιας σταθερής σύνδεσης μεταξύ δύο συστημάτων που βρίσκονται σε συνεχή κίνηση ως προς το ένα το άλλο».
«Είμαστε χαρούμενοι που καταφέραμε να κάνουμε κάτι που δεν είναι προφανές ότι θα μπορούσε να γίνει», σημείωσε ο καθηγητής, μιλώντας για τις τεχνικές απαιτήσεις του πειράματος και στις δυσκολίες που αντιμετωπίζουν αντίστοιχες προσπάθειες διεθνώς.
Η σταθερή διατήρηση της επικοινωνίας για αρκετά λεπτά, παρά τη μεγάλη ταχύτητα διέλευσης του νανοδορυφόρου, αποτέλεσε μία από τις βασικές προκλήσεις της διαδικασίας.
Ο Χολομώντας ως κόμβος διαστημικών επικοινωνιών
Καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία διαδραμάτισε ο Οπτικός Σταθμός Εδάφους στον Χολομώντα, όπου το ΑΠΘ αξιοποιεί υφιστάμενες τηλεσκοπικές υποδομές για την ανάπτυξη και τη δοκιμή νέων τεχνολογιών.
Όπως ανέφερε ο κ. Τσιγάνης, στην περιοχή λειτουργούν ήδη τηλεσκόπια που συμμετέχουν σε ευρωπαϊκά προγράμματα. Στο πλαίσιο του εγχειρήματος, «μετατρέψαμε ένα από αυτά με τέτοιο τρόπο ώστε να έχει δέκτη και πομπό κατάλληλους για επικοινωνία, για την εκπομπή και τη λήψη οπτικών σημάτων».
Η αξιοποίηση υφιστάμενων υποδομών, σε συνδυασμό με την ανάπτυξη εξειδικευμένου εξοπλισμού, επέτρεψε την υλοποίηση των πρώτων πειραμάτων και τη σταδιακή βελτιστοποίηση της επικοινωνίας.
Σύμφωνα με τα στοιχεία του προγράμματος, τόσο ο εξοπλισμός laser ATLAS-1 του ERMIS-3 όσο και ο επίγειος σταθμός πέτυχαν την πρώτη λήψη σήματος ήδη κατά την πρώτη ενεργή διέλευση του δορυφόρου πάνω από τον σταθμό. Έως την τρίτη διέλευση, τα συστήματα είχαν βαθμονομηθεί και λειτουργούσαν αυτόνομα, βάσει προκαθορισμένου προγράμματος.
Έκτοτε, πραγματοποιούνται τακτικές ζεύξεις μεταξύ του δορυφόρου και του επίγειου σταθμού.
H συσκευή laser ATLAS-1 που βρίσκεται στον ελληνικό νανοδορυφόρο ERMIS-3 έχει τη δυνατότητα να μεταδώσει δεδομένα με ρυθμό 1 Gbps επί του παρόντος, ενώ τα περιθώρια του προϋπολογισμού ζεύξης (link budget) υποδεικνύουν ότι το σύστημα θα μπορούσε να υποστηρίξει ρυθμούς έως και 10 Gbps.
Τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα χαρακτηριστικά της ζεύξης – διάρκεια, ποιότητα σήματος και ευστάθεια λήψης – συντελούν στην αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων, σε επίπεδο κατάλληλο για επιχειρησιακή ή εμπορική λειτουργία, τόσο την ημέρα όσο και τη νύχτα, ακόμη και υπό συνθήκες μερικής νέφωσης, χαμηλής ανύψωσης του δορυφόρου ή ακόμα και μερικής παρεμπόδισης της οπτικής επαφής. Τα σήματα λαμβάνονταν σε γωνίες ανύψωσης μέχρι και κάτω των δέκα μοιρών από τον ορίζοντα, ακόμη και όταν η οπτική διαδρομή παρεμποδιζόταν κατά διαστήματα από σύννεφα ή δέντρα. Μετά την κατάλληλη βαθμονόμηση, η διαθεσιμότητα της ζεύξης ξεπέρασε το 85% του διαθέσιμου χρόνου.
Το επόμενο βήμα
Η επιτυχία του πειράματος δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την περαιτέρω ανάπτυξη των υποδομών οπτικών επικοινωνιών στη χώρα.
Όπως δήλωσε ο κ. Τσιγάνης επόμενο βήμα είναι η ολοκλήρωση του μεγαλύτερου τηλεσκοπίου του ΑΠΘ στον Χολομώντα και η ένταξή του σε ένα ευρύτερο εθνικό δίκτυο επίγειων σταθμών, «που θα έχει δυνατότητα από 3 σημεία να επιτελεί ζεύξεις και λήψεις».
Ανοίγουν νέοι δρόμοι
Αξίζει να σημειωθεί ότι η τεχνολογία των οπτικών τηλεπικοινωνιών με laser ανοίγει νέους δρόμους. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα επιτρέψει τη μεταφορά τεράστιου όγκου δεδομένων για δίκτυα 5G, εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης, διαδορυφορικές συνδέσεις (inter-satellite links) και υπερασφαλείς κυβερνητικές και στρατιωτικές επικοινωνίες. Οι οπτικές τηλεπικοινωνίες με τεχνολογία laser αποτελούν την ασφαλέστερη μέθοδο τηλεπικοινωνιών ειδικά για εφαρμογές εθνικής ασφάλειας και άμυνας, δεν μπορούν να υποκλαπούν, και ανοίγουν τον δρόμο για την Ελλάδα και για την υλοποίηση προηγμένων κβαντικών τηλεπικοινωνιών, τεχνολογίες που διαθέτουν ελάχιστες χώρες σήμερα, όπως αναφέρουν.
Τα επιτυχή πειράματα επισφραγίζουν τη σύμπραξη ΕΚΠΑ και Αριστοτελείου Πανεπιστημίου στον τομέα της διαστημικής. Ο πομπός laser στον δορυφόρο και ο δέκτης στον σταθμό εδάφους κατασκευάστηκαν από τη λιθουανική εταιρεία Astrolight. Τα πειράματα έγιναν με την υποστήριξη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (European Space Agency), του Υπουργείου Ψηφιακής Διακυβέρνησης και του Ελληνικού Κέντρου Διαστήματος.
Οι Καθηγητές του ΕΚΠΑ Βάιος Λάππας και Αντώνης Πασχάλης, Επιστημονικοί Υπεύθυνοι του έργου ERMIS και του πειράματος ανέφεραν ότι «ο νανοδορυφόρος ERMIS-3 συγκαταλέγεται στους πιο προηγμένους δορυφόρους τύπου CubeSat που έχουν αναπτυχθεί στην Ευρώπη. Η χρήση του ATLAS-1 ως τερματικού επικοινωνίας λέιζερ οδήγησε σε μια μοναδική συνεργασία και στην πραγματοποίηση των πρώτων σταθερών ζεύξεων λέιζερ από νανοδορυφόρο σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτό το επίτευγμα ανοίγει νέες δυνατότητες και μεγάλες ευκαιρίες για ασφαλείς επικοινωνίες μικρών δορυφόρων εντός του ευρωπαϊκού οικοσυστήματος».
«Πρόκειται για ένα σημαντικό ορόσημο για την ομάδα μας και για τις οπτικές επικοινωνίες στην Ελλάδα, καθώς σηματοδοτεί την πρώτη επιτυχημένη οπτική ζεύξη με δορυφόρο χαμηλής γήινης τροχιάς (LEO) από την Ελλάδα και από τις εγκαταστάσεις μας στον Χολομώντα. Είναι ακόμη πιο σημαντικό το γεγονός ότι η ζεύξη αυτή πραγματοποιήθηκε με τον νανοδορυφόρο ERMIS, μια αποστολή που αναπτύχθηκε στην Ελλάδα από το ΕΚΠΑ. Αξίζει να προσθέσουμε ότι η τεχνογνωσία της Astrolight και η αφοσίωσή της στην κάλυψη των εξελισσόμενων αναγκών μας αποδείχθηκαν πολύτιμες σε αυτή την κοινή προσπάθεια», δήλωσε ο Επικεφαλής των δραστηριοτήτων SSA και OGS του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου, Κύριος Ερευνητής του προγράμματος HolOGS, Καθηγητής του Τμήματος Φυσικής Κλεομένης Τσιγάνης.
Σύμφωνα με τον Frederic Rouesnel, προϊστάμενο του Γραφείου Διαχείρισης Εφαρμογής Πρωτοβουλιών Ανθεκτικότητας της ESA, «αυτό το επίτευγμα αποδεικνύει ότι η Ευρώπη μπορεί να προσφέρει καινοτομία παγκόσμιας κλάσης μέσα από τη στενή συνεργασία μεταξύ της βιομηχανίας, της ακαδημαϊκής κοινότητας και των θεσμικών φορέων. Για πρώτη φορά, ένας μικροδορυφόρος 8U (CubeSat) που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Αθηνών, συνδέθηκε οπτικά (laser) απευθείας με τη Γη, χρησιμοποιώντας έναν μικρών διαστάσεων οπτικό τερματικό σταθμό που αναπτύχθηκε από την Astrolight και ενός αντίστοιχου δέκτη που φιλοξενείται στον Οπτικό Σταθμό Βάσης του Χολομώντα του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου, στο πλαίσιο του Εθνικού Διαστημικού Προγράμματος. Η ESA είναι υπερήφανη που παρείχε διαχείριση προγράμματος, τεχνική εποπτεία και υποστήριξη καθ’ όλη τη διάρκεια αυτού του ταξιδιού, συμβάλλοντας στη μετατροπή μιας φιλόδοξης ιδέας σε μια πρωτοποριακή επίδειξη ανθεκτικότητας σε τροχιά».
Ο Υπουργός Ψηφιακής Διακυβέρνησης και Τεχνητής Νοημοσύνης Δημήτρης Παπαστεργίου δήλωσε πως «το Εθνικό Πρόγραμμα Μικροδορυφόρων μετατρέπει την επένδυση της χώρας στο Διάστημα σε ουσιαστική τεχνογνωσία. Η επιτυχής οπτική στόχευση μεταξύ ενός κυβοδορυφόρου και ενός εθνικού αστεροσκοπείου δείχνει πώς ελληνικά πανεπιστήμια και τεχνολογικές επιχειρήσεις μπορούν να αξιοποιούν από κοινού νέες υποδομές πολλαπλασιάζοντας την αξία του εθνικού προγράμματος και να ανοίγουν δρόμους για τις δορυφορικές επικοινωνίες του αύριο. Παράλληλα, το πρόγραμμα προσφέρει στη νέα γενιά επιστημόνων και μηχανικών πολύτιμες ευκαιρίες εκπαίδευσης και απόκτησης πρακτικής εμπειρίας σε τεχνολογίες αιχμής».
To πρόγραμμα ΕΡΜΗΣ αποτελεί μέρος του Εθνικού Προγράμματος Μικροδορυφόρων και χρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Ανάκαμψης (RRF – EUNext Generation EU) και το Υπουργείο Ψηφιακής Διακυβέρνησης και υποστηρίζεται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (European SpaceAgency) και το Ελληνικό Κέντρο Διαστήματος.
typosthes.gr