ارتفع عدد الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض في السنوات الأخيرة. في عام 1959 ، كان العدد اثنين فقط ولكن يوجد اليوم أكثر من ثلاثة آلاف قمر صناعي نشط ، وهذه مجرد البداية. تتدافع الشركات الخاصة للاستيلاء على الفضاء بوتيرة سريعة. يمتلك مشروع Starlink الخاص بـ SpaceX وحده الإذن بوضع 12000 قمر صناعي في المدار. في غضون عشر سنوات ، يمكن أن يكون هناك 16000 قمر صناعي في المدار ، أي خمسة أضعاف العدد الحالي.
تعد تكلفة الإطلاق المنخفضة أحد العوامل الرئيسية لهذا الاندفاع إلى الفضاء. قبل 25 عامًا ، كانت تكلفة الحمولة لكل كيلو 22000 يورو واليوم تكلف 1000 يورو فقط ومن المتوقع أن تنخفض هذه الأسعار إلى أقل من 100 يورو للكيلو. لا عجب إذن أن المزيد والمزيد من الشركات تبحث في السماء.
ستكون البيانات من الفضاء أساسية لإطلاق ابتكارات تقنية جديدة في المستقبل. الملاحة والاتصالات ومراقبة الأرض ؛ المزيد من الأقمار الصناعية تقدم المزيد من البيانات. يقال إن كل صناعة رئيسية ستتأثر ببيانات الأقمار الصناعية في السنوات العشر القادمة.
تأتي معظم البيانات من الكابلات الأرضية ، لكن نصف الكوكب لا يستطيع الوصول إلى الكابلات التي توفر نطاقًا عريضًا موثوقًا به. وهنا تأتي الأقمار الصناعية لتحويل اللعبة حول 360 درجة. هناك ثلاثة أنواع من الأقمار الصناعية على نطاق واسع. قمر صناعي عالي المدار ، قمر صناعي منخفض المدار وقمر صناعي مكعب. الأقمار الصناعية ذات المدار العالي تحوم فوق خط الاستواء على بعد حوالي 36000 كم. إنها كبيرة مثل حجم حافلة المدرسة وتكلفتها دولارات ضخمة أيضًا. الأقمار الصناعية ذات المدار المنخفض هي عُشر نسبيًا لحجم الأقمار الصناعية ذات المدار العالي ، وأرخص في بنائها ودورانها عند حوالي 1000 كم. ثم هناك أقمار صناعية تدور في مدار أقرب إلى الأرض ؛ الأقمار الصناعية مكعب. يوجد حجم إبريق الحليب تقريبًا وتحوم حول 500 كيلومتر فوق المدار ويمكن توصيلها بأقمار صناعية متعددة المكعبات مثل ليغو لمضاعفة قوتها.
يمكن لكل من هذه الأقمار الصناعية في النهاية التنافس مع الكابلات الموجودة تحت الأرض. تلقي الأقمار الصناعية ذات المدار العالي بشبكة واسعة من البيانات ، تقريبًا بحجم القارة بأكملها. ومع ذلك ، فهي مرتفعة ، ولديها سعة بيانات أقل مما يجعلها غير رائعة للاستخدامات التجارية مثل الألعاب لأن لديها وقتًا متأخرًا. من ناحية أخرى ، فإن إحصائيات المدار المنخفض والمكعب أقرب ، لذا يمكنها توفير سرعة أسرع مثل 5G ووقت استجابة أقل وهذا ما يتنافس مع الكابلات الموجودة على كوكب الأرض.
الأقمار الصناعية أصبحت أصغر وأرخص. السبب في أن الأقمار الصناعية أصبحت أصغر وبدء ثورة جديدة هو أن حاجز الدخول إلى الفضاء لم يعد عالياً بعد الآن. يمكن للأقمار الصناعية الكبيرة التي تحمل الكثير من الأدوات أن تزيد من تكلفة الحمولات بشكل كبير. في المقابل ، إذا تمكنت من جعل القمر الصناعي أصغر ، وتصغير المكونات ، والاستفادة من زيادة الكفاءة ، فيمكنك وضع شيء ما في المدار بشكل أسرع. العمالقة الذين يزنون أطنانًا يتحولون إلى أسراب ذكية توفر بيانات سلسة ؛ مادة خام المستقبل.
نظرًا لأن صناعة الفضاء تواجه اضطرابًا لم نشهده منذ سباق الفضاء الأصلي في الستينيات ، تستعد العديد من الشركات لتوفير قدرات فضائية مع ملفات تعريف مخاطر جديدة ، وأحجام متزايدة ، وخفض التكاليف. تتكيف الشركات القائمة للاستفادة من هذه الفرص.
سواء كانت حمولات الميكروويف عالية الإنتاجية (HTS) للأقمار الصناعية ، أو القياس عن بعد ، والتتبع والتحكم (TT&C) ، توفر أدوات التصميم والتحقق من Keysight ضمانًا أكبر بأن القمر الصناعي وأنظمته الفرعية تعمل في المرة الأولى ، في كل مرة ، طوال مدة مهمة.
لمزيد من المعلومات حول هذا الأمر ، كنت محظوظًا جدًا لإجراء محادثة بين شخص وآخر ريتشارد سودن ، رائد الفضاء والأقمار الصناعية ، Keysight Technologies. وهذه مقتطفات:
ELE Times: انخفاض تكاليف الإطلاق والتقدم في الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام يقود ثورة صناعة الأقمار الصناعية اليوم. كيف تضمن Keysight موثوقية حلها مقابل النوايا المزدهرة لصناعة الفضاء لتقليل تكاليف الإطلاق؟ هل يمكن أن تكون هذه النية عائقًا لقمر صناعي حديث؟
لدعم هذه الصناعة ، تركز Keysight على تمكين الشركات من تسريع نشر التكنولوجيا الخاصة بها في العمليات الفضائية ، مع تقليل المخاطر وضمان الأداء. تسمع الكثير عن "التحول إلى اليسار" في الصناعة. يشير هذا إلى تصحيح الأمور في وقت مبكر من دورة حياة المنتج ، وتقوم Keysight بتمكين ذلك ليس فقط من خلال أجهزة الاختبار والقياس ولكن أيضًا من خلال برنامج تصميم النظام الخاص بنا. نحن نمكّن من بناء نماذج دقيقة على مستوى النظام بما في ذلك الديناميكيات المدارية للمدار الأرضي المنخفض وكذلك وسائل اختبار وتحسين هذه النماذج ، والتقاط فيزياء العملية الحقيقية. يمكن استخدام هذه النماذج كـ "توائم رقمية" تمكن فرق الهندسة الموازية من المضي قدمًا في التطوير قبل توفر أنظمة الأجهزة الكاملة.
ELE Times: في الطريق إلى تطوير قمر صناعي جديد ، تعتبر كل خطوة حاسمة. كيف تستفيد Keysight من خبرتها لضمان صناعة الفضاء والأقمار الصناعية؟ ما هي أحدث الحلول الخاصة بك بخصوص هذا الطيف؟
تغطي المجموعة الواسعة من الحلول من Keysight Technologies دورة حياة تطوير المنتج بالكامل وقد ذكرت سابقًا برنامج التصميم الخاص بنا. بمجرد أن يكون لدينا مكونات وأنظمة فرعية للاختبار ، يمكننا الاستفادة من نماذج التصميم لتوليد وتحليل أشكال موجية واقعية من خلال مولدات إشارة النطاق العريض ومحللات الطيف. يمكننا حتى تطبيق تشويه قناة واقعي ودوبلر على مستوى الأجهزة. نقدم أيضًا حلولًا لأنظمة الطاقة ، بما في ذلك محاكاة المصفوفة الشمسية والأحمال الإلكترونية ، لاختبار وحدات PDCU وتوفير طاقة واقعية لاختبارات النظام. نقدم بعد ذلك حلول اختبار إنتاج متكاملة تعزز التعلم من خلال النماذج الأولية ، بالإضافة إلى حلول الاختبار الميداني بما في ذلك الأدوات المتكاملة المحمولة باليد.
ترتبط أحدث التطورات بكيفية عمل كل هذه الحلول معًا لتوفير أقصى عائد على الاستثمار. نظرًا لأن حلولنا تتعايش ، يمكن استخدام البيانات المكتسبة في كل مرحلة من مراحل التطوير لإبلاغ قرارات التطوير ، وتسريع عملية اتخاذ القرار مع زيادة الثقة في الأداء التشغيلي.
ELE Times: نظرًا للدفع نحو الترددات الأعلى والنطاق الترددي الأوسع لتقنيات الأقمار الصناعية ، يصبح التحقق من الأداء أكثر أهمية لنجاح المهمة. ما هي المنتجات المختلفة التي تقدمها Keysight والتي تضمن إشارات واتصالات فعالة عبر الأقمار الصناعية؟
نحن معروفون بمجموعتنا من حلول النطاق العريض في تحليل الطيف بالإضافة إلى مولدات إشارة النطاق العريض الخاصة بنا. يوفر مولد إشارة الميكروويف VXG الخاص بنا أعلى طاقة خرج في الصناعة مع ضوضاء طور منخفضة للغاية. نستخدم هذه القدرات لاختبار مجموعة من مكونات الترددات الراديوية وأنظمة الأقمار الصناعية الفرعية. نستخدم أيضًا مصادر خارجية مع منتجات محلل شبكة المتجهات (VNA). يتفوق فريق الخبراء لدينا في تطوير منتجات VNA في تعزيز قدرات هذه الأجهزة. يستخدم برنامج تشويه التعديل الخاص بنا المصدر الخارجي لتوليد إشارات تشغيلية واسعة النطاق واقعية. في التحليل ، يستخرج التشوه الخطي وغير الخطي في أجهزتنا قيد الاختبار (DUT) لقياس NPR و ACPR وحتى EVM دون الحاجة إلى إزالة تشكيل الإشارة. يمكن أن يكون لهذا تأثير كبير على وقت القياس.
ELE Times: إن تحول صناعة الفضاء من خلال قوى السوق والتكنولوجيا يجلب فرصًا جديدة للنمو وتحديات جديدة. ما هي التحديات الحالية التي تود تحديدها لقرائنا في صناعة الفضاء والأقمار الصناعية؟ ما هي المنتجات والحلول التي تقدمها Keysight هي المخرج من تلك التحديات من وجهة نظرك؟
يتمثل التحدي الرئيسي في صناعة الفضاء والأقمار الصناعية اليوم في السباق لنشر التقنيات وتنفيذ حالات عمل جديدة تستفيد من تلك التقنيات بأسرع ما يمكن مع تقليل المخاطر في الأداء التشغيلي. يوجد حاليًا اندفاع نحو الذهب يحدث في الفضاء. على الرغم من سهولة الوصول إلى المدار الأرضي المنخفض ، إلا أن تكاليف عدم تحقيق الأهداف التشغيلية لا تزال ضخمة. نهجنا في الصناعة شمولي ويركز على البيانات المتراكمة خلال التطوير وكيف يتم استخدام هذه البيانات بعد ذلك لاتخاذ خيارات التصميم أو التحقق من صحة افتراضات العمل.
ELE Times: ما هي الابتكارات التي تخطط لها بعد ذلك فيما يتعلق بهذا الطيف؟
نواصل تنمية مجموعة الحلول لدينا لتمكين صناعة الفضاء والأقمار الصناعية من تحقيق أهدافها. أحد المجالات التي تهمني هو روابط الاتصال الكهروضوئية. مع بدء ازدحام ترددات الترددات الراديوية والموجات الصغرية بحركة مرور الأقمار الصناعية ، سنرى المزيد من استخدام الإلكترونيات الضوئية لتوفير اتصال من نقطة إلى نقطة. يتطلب اختبارها بعض الأدوات والمصادر وتقنيات القياس الإضافية.
مايانك فاششت | محرر فرعي | ELE تايمز
وظيفة The Stark Uptick في صناعة الفضاء والأقمار الصناعية ظهرت للمرة الأولى على ELE تايمز.
