লেজার ব্যবহার করে ডেটা প্রেরণের প্রতিযোগিতা।

লেজার যোগাযোগ প্রযুক্তিকে পরবর্তী প্রজন্মের মহাকাশ অনুসন্ধানের জন্য একটি নতুন সংযোগ ব্যবস্থা হিসেবে দেখা হচ্ছে।

স্যাটেলাইটের দ্রুত বৃদ্ধির ফলে পৃথিবীর নিম্ন কক্ষপথ ক্রমশ জনাকীর্ণ হয়ে উঠছে, যা সংঘর্ষের ঝুঁকি বাড়াচ্ছে এবং রেডিও স্পেকট্রাম অতিরিক্ত ভারাক্রান্ত হওয়ায় ডেটা ট্রান্সমিশন অবকাঠামোর উপর চাপ সৃষ্টি করছে। এই প্রেক্ষাপটে, লেজার যোগাযোগ প্রযুক্তিকে পরবর্তী প্রজন্মের মহাকাশ অনুসন্ধানের জন্য একটি নতুন সংযোগের দিক হিসেবে দেখা হচ্ছে।

ওভারলোড ট্র্যাজেক্টরি

সাম্প্রতিক বছরগুলোতে পৃথিবীর কক্ষপথে থাকা স্যাটেলাইটের সংখ্যা খুব দ্রুত গতিতে বৃদ্ধি পেয়েছে। ২০১৯ সালে স্টারলিঙ্ক সিস্টেম চালুর পর, স্পেসএক্স-এর এখন কক্ষপথে ১০,২০০-এরও বেশি সক্রিয় স্যাটেলাইট রয়েছে। ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা (ইএসএ) পূর্বাভাস দিয়েছে যে, আগামী দশকের শেষ নাগাদ পৃথিবীর চারপাশে প্রায় ১,০০,০০০ স্যাটেলাইট একযোগে কাজ করতে পারে। বর্তমানের বেশিরভাগ স্যাটেলাইট পৃথিবীতে তথ্য প্রেরণের জন্য রেডিও তরঙ্গ ব্যবহার করে। মোবাইল ফোন, ওয়াই-ফাই, ব্লুটুথ এবং টেলিভিশনের জন্যও এই প্রযুক্তিই ব্যবহৃত হয়।

তবে, বেতার তরঙ্গ তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালীর (প্রকৃতিতে বিদ্যমান তরঙ্গ ও বিকিরণের পরিসর) একটি ক্ষুদ্র অংশ মাত্র। যোগাযোগের জন্য ব্যবহারযোগ্য বেতার কম্পাঙ্ক বর্ণালীর অংশ সীমিত এবং তাই এটি আন্তর্জাতিক টেলিযোগাযোগ ইউনিয়ন (ITU) দ্বারা পরিচালিত ও বরাদ্দ করা আবশ্যক।

যুক্তরাজ্যের সারে বিশ্ববিদ্যালয়ের স্যাটেলাইট যোগাযোগ বিভাগের অধ্যাপক ব্যারি ইভান্স বলেছেন যে, যখন আরও বেশি সংখ্যক স্যাটেলাইট সিস্টেম একই ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে কাজ করে, তখন স্পেকট্রাম ওভারলোড দেখা দিতে শুরু করে।

উদাহরণস্বরূপ, স্টারলিঙ্ক এবং ইউটেলস্যাট ওয়ানওয়েব উভয়ই ভূমিতে ডেটা প্রেরণের জন্য কু-ব্যান্ড (প্রায় ১১-১৪ গিগাহার্টজ) ব্যবহার করে, যা হস্তক্ষেপ এবং সংকেত ওভারল্যাপের ঝুঁকি বাড়ায়। কোম্পানিগুলোকে এখন স্পেকট্রাম শেয়ারিং সমন্বয় করতে বা সংকেত প্রেরণের সময় সামঞ্জস্য করতে হচ্ছে, কিন্তু বিশেষজ্ঞরা মনে করেন এটি কেবল একটি অস্থায়ী সমাধান।

আলোক যোগাযোগের একটি দৃষ্টান্তমূলক চিত্র। ছবি: ফ্রন্টলিঙ্ক

বিভিন্ন উচ্চতায় পরিচালিত স্যাটেলাইটগুলোও সিগন্যালে হস্তক্ষেপ ঘটাতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি গ্রাউন্ড স্টেশন প্রায় ১,২০০ কিমি উচ্চতায় ওয়ানওয়েব (OneWeb) থেকে একটি সিগন্যাল গ্রহণ করে, তখন প্রায় ৫০০ কিমি নিচে উড়ন্ত একটি স্টারলিংক (Starlink) স্যাটেলাইট যদি সেই কভারেজ এলাকার মধ্যে দিয়ে যায়, তবে তা অস্থায়ীভাবে হস্তক্ষেপ ঘটাতে পারে। এই ঘটনাকে ইন-লাইন ইভেন্টস (In-Line Events) বলা হয়। মহাকাশ থেকে দ্রুত বর্ধনশীল ডেটার প্রেক্ষাপটে, উচ্চ-রেজোলিউশনের ভিডিও ট্রান্সমিশন, সেন্সর ডেটা এবং বৈশ্বিক স্যাটেলাইট ইন্টারনেটের দীর্ঘমেয়াদী চাহিদা পর্যাপ্তভাবে মেটাতে রেডিও তরঙ্গের সক্ষমতা কম বলেই মনে করা হয়।

প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ

এই চাপের মুখে মহাকাশ শিল্প ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য লেজার ব্যবহারের দিকে ঝুঁকছে। রেডিও তরঙ্গের মতো নয়, যা মহাকাশে ব্যাপকভাবে ছড়িয়ে পড়ে, লেজার খুব সরু রশ্মিতে ভ্রমণ করে, যা এটিকে অন্যান্য সিস্টেমের হস্তক্ষেপ থেকে কার্যত মুক্ত রাখে, ফলে ডেটা ট্রান্সমিশনের গতি বাড়ে এবং নিরাপত্তা উন্নত হয়।

অ্যাস্ট্রোলাইট (লিথুয়ানিয়া)-এর সহ-প্রতিষ্ঠাতা এবং সিটিও ডালিয়াস পেট্রোলিওনিস বলেছেন যে, পরবর্তী প্রজন্মের অনেক স্যাটেলাইটে এখন লেজার লিঙ্ক যুক্ত করা হচ্ছে। স্টারলিঙ্ক নেটওয়ার্কে, কিছু মহাকাশ-ভিত্তিক সংযোগে স্যাটেলাইটগুলোর মধ্যে ডেটা ইতোমধ্যেই লেজারের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়। তবে, স্যাটেলাইট থেকে পৃথিবীতে লেজার যোগাযোগ একটি বড় প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ হিসেবে রয়ে গেছে, কারণ লেজার বায়ুমণ্ডলীয় অবস্থার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। মেঘ, কুয়াশা, জলীয় বাষ্প বা বায়ুর তাপমাত্রার ওঠানামা—এগুলো সবই সংকেতকে বিকৃত করতে পারে।

এই সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে, কোম্পানিগুলো অপটিক্যাল ইন্টারফেরেন্স (এও) ক্ষতিপূরণ সিস্টেম তৈরি করছে, যা লেজার রশ্মিকে রিয়েল টাইমে বায়ুমণ্ডলীয় ওঠানামার সাথে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সামঞ্জস্য করতে সক্ষম করে। এই সিস্টেমগুলোতে সাধারণত সিগন্যাল বিকৃতি পরিমাপের জন্য ওয়েভফ্রন্ট সেন্সর, লেজার রশ্মি সংশোধনের জন্য ডিস্টরশন মিরর এবং একটি উচ্চ-গতির কন্ট্রোল কম্পিউটার থাকে।

নাসার মতে, কিছু সিস্টেমে এমনকি দুই ধরনের স্ট্রেইন মিরর সমান্তরালভাবে কাজ করে, যেখানে একটি মিরর বড় ও ধীর বিকৃতি সামলায় এবং অন্যটি ছোট ও দ্রুত কম্পন সামলায়। কন্ট্রোলারগুলোকে প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ১০০ থেকে ১,০০০ বার সমন্বয় করতে হয়।

একটি 5Gbps লেজার ডেটা ট্রান্সমিশন পরীক্ষায়, 137টি কন্ট্রোল এলিমেন্ট সমন্বিত AO সিস্টেমটি ডেটা ত্রুটির হার 10⁻⁶-এর নিচে নামিয়ে এনেছে, যা প্রতি মিলিয়ন বিট ডেটাতে 1টিরও কম ত্রুটির সমতুল্য, এবং কার্যত যেকোনো উল্লেখযোগ্য অসঙ্গতি দূর করেছে।

সিগন্যাল বিকৃতির পাশাপাশি, লেজার ট্রান্সমিশন সিস্টেমগুলোকে বায়ুমণ্ডলীয় আলোড়নের কারণে সৃষ্ট আলোর তীব্রতার ওঠানামাও সামলাতে হয়। কিছু লেজার ট্রান্সমিশন নেটওয়ার্ক রেফারেন্স পয়েন্ট তৈরি করতে কৃত্রিম লেজার স্টার ব্যবহার করে, যা বায়ুমণ্ডলীয় আলোড়নের মাত্রা নির্ভুলভাবে পরিমাপ করতে সাহায্য করে। অপটিক্যাল হার্ডওয়্যারের পাশাপাশি, কোম্পানিগুলো খরচ কমাতে এবং সিগন্যাল প্রসেসিংয়ের গতি বাড়াতে এআই এবং মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমও প্রয়োগ করে।

নাসা সম্প্রতি আর্টেমিস ২ প্রোগ্রামের অংশ ওরিয়ন মহাকাশযানে একটি লেজার যোগাযোগ ব্যবস্থা সফলভাবে পরীক্ষা করেছে, যা চাঁদের নিকট থেকে পৃথিবীতে ১০০ গিগাবাইটেরও বেশি ডেটা প্রেরণ করেছে। এদিকে, লিথুয়ানিয়ার মহাকাশ প্রযুক্তি সংস্থা অ্যাস্ট্রোলাইট ইএসএ-র সহায়তায় গ্রিনল্যান্ডে তাদের প্রথম অপটিক্যাল গ্রাউন্ড স্টেশন নির্মাণ করছে এবং তিনটি পরীক্ষামূলক লেজার ট্রান্সমিটার কক্ষপথে উৎক্ষেপণ করেছে।

অপটিক্যাল কমিউনিকেশন, যা লেজার কমিউনিকেশন নামেও পরিচিত, স্যাটেলাইটগুলোর মধ্যে অথবা স্যাটেলাইট থেকে ভূমিতে ডেটা পাঠানোর জন্য প্রচলিত রেডিও তরঙ্গের পরিবর্তে ইনফ্রারেড রশ্মি ব্যবহার করে। এই প্রযুক্তির ফলে উচ্চতর গতিতে ডেটা প্রেরণ করা যায়, বিদ্যুৎ খরচ কম হয় এবং সিগন্যালে কার্যত কোনো হস্তক্ষেপ হয় না।

ভিয়েত আনহ সংকলন

উৎস: https://www.sggp.org.vn/cuoc-dua-truyen-du-lieu-bang-tia-laser-post854231.html