Αναβάθμιση Σκίνακα για διαστημική τηλεπικοινωνία και παρακολούθηση δορυφόρων

Οι βελτιώσεις στη διαστημική τεχνολογία και η μείωση του κόστους για εκτοξεύσεις από ιδιωτικές εταιρείες (όπως η SpaceX) οδήγησαν σε δραματική αύξηση των δορυφόρων που στέλνονται στο διάστημα. Σύμφωνα με τη βάση δεδομένων της Union of Concerned Scientists’ , μέχρι το τέλος του 2022 υπήρχαν 6.718 δορυφόροι σε λειτουργία σε τροχιά γύρω από τη Γης, εκ των οποίων οι 5.938 ήταν σε χαμηλή τροχιά (Low Earth Orbit: LEO) και πάνω από το 80% αυτών εκτοξεύτηκαν μόλις τα τελευταία 3 χρόνια. Υπάρχουν προτάσεις για περίπου 250.000 δορυφόρους που θα εκτοξευθούν σε LEO την επόμενη δεκαετία. Αυτό αντιπροσωπεύει περίπου 40πλάσια αύξηση σε σχέση με τον τρέχοντα αριθμό.

Παρόλο που ο μεγάλος αριθμός δορυφόρων θα επηρεάσει πιθανώς τις επίγειες αστρονομικές παρατηρήσεις, η ανάγκη μεταφοράς στο έδαφος του τεράστιου όγκου δεδομένων που συλλέγουν οι δορυφόροι, καθώς και παρακολούθησης της ακριβούς θέσης τους παρουσιάζει νέες ευκαιρίες και χρήση για οπτικά τηλεσκόπια και αστεροσκοπείοι. Οι λόγοι είναι αρκετά απλοί: η μεταφορά των δεδομένων με ακτίνες λέιζερ στο εγγύς υπέρυθρο παρουσιάζει 100.000 φορές αύξηση στo εύρος ζώνης σε σύγκριση με τα ραδιοκύματα μαζί με βελτιωμένη ασφάλεια, εξαιτίας της χρήσης κβαντικής κρυπτογράφηση και του μικρότερου αποτυπώματος της δέσμης λέιζερ στο έδαφος. Επιπλέον, η ανάκτηση της ακριβούς θέσης και τροχιάς των δορυφόρων απαιτεί την απεικόνιση τους στο οπτικό, ως κινούμενους στόχους, και πάλι με τη χρήση τηλεσκοπίων.

Το Αστεροσκοπείο Σκίνακα, χρησιμοποιώντας χρηματοδότηση από την ESA και την EC, έχει ξεκινήσει μια σημαντική αναβάθμιση των υποδομών του προκειμένου να διαδραματίσει ουσιαστικό ρόλο σε αυτό το νέο αναδυόμενο πεδίο ασφαλών τηλεπικοινωνιών λέιζερ εδάφους-διαστήματος καθώς και διαχείρισης της διαστημικής κυκλοφορίας, ανοίγοντας έτσι ευκαιρίες για ιδιωτικούς και δημόσιους φορείς στην Ελλάδα. Πρόσθετη υποστήριξη από την Περιφέρεια Κρήτης και τον Δήμο Ανωγείων προσφέρει την επιδιόρθωση του δρόμου που φθάνει στο αστεροσκοπείο και η οποία ολοκληρώθηκε το 2025 καθώς και την αντιμετώπιση των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας, μια που αναμένεται να συνδεθεί το αστεροσκοπείο, το οποίο σήμερα τροφοδοτείται από φωτοβολταϊκά και γεννήτριες, με το ηλεκτρικό δίκτυο της Κρήτης μέχρι την άνοιξη του 2026.

Ακολουθούν σύνδεσμοι με τα σχετικά έργα:

• HellasQCI: Το πρόγραμμα HellasQCI στοχεύει στην ανάπτυξη προηγμένων εθνικών συστημάτων και δικτύων της Πρωτοβουλίας Κβαντικής Επικοινωνίας (QCI) στην Ελλάδα. Η πρόοδος των τεχνολογιών που θα επιτευχθεί με την υλοποίηση της πρωτοβουλίας HellasQCI περιλαμβάνει:

  • ενίσχυση των επιστημονικών και τεχνολογικών ικανοτήτων στον τομέα της ασφάλειας στον κυβερνοχώρο,
  • βελτίωση της βιομηχανικής ανταγωνιστικότητας,
  • ενίσχυση της ευρωπαϊκής ψηφιακής ανεξαρτησίας

• SkinUp: Στόχοι του προγράμματος είναι:

  • Καθορισμός των κρίσιμων λειτουργικών παραμέτρων για την διαστημική οπτική επικοινωνία που θα λειτουργήσει στο τηλεσκόπιο 1,3 m του Αστεροσκοπείου Σκίνακα στην Κρήτη. Σχεδιασμός του τερματικού σταθμού οπτικής τηλεπικοινωνίας (OGS). Σχεδιασμός μιας οπτικής μονάδας ταχείας αντίδρασης για την αντιστάθμιση της ταλάντωσης της δέσμης λόγω ατμοσφαιρικών αναταράξεων.
  • Ανάπτυξη ενεργού οπτικού σταθεροποιητή που περιλαμβάνει λέιζερ και ηλεκτρονικά, το οποίο θα δοκιμαστεί στο εργαστήριο και θα εγκατασταθεί στο τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου Σκίνακα.
  • Επίδειξη οπτικής επικοινωνίας με δορυφόρο σε χαμηλή τροχιά (LEO).
  • Προετοιμασία διεπαφής κβαντικού καναλιού για μελλοντική χρήση.
• Greek Connectivity Optical Ground Stations: Το πρόγραμμα, το οποίο συντονίζεται από την Raymetrics, ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 2024 και έχει ως στόχο την ανάπτυξη ενός ενιαίου κεντρικού συστήματος ελέγχου για τους τρεις Οπτικούς Επίγειους Σταθμούς (OGS: Χελμός, Χολομώντας και Σκίνακας) προκειμένου να εκτελούνται:
  • Παρακολούθηση δορυφόρων ανοικτού βρόχου σε οποιαδήποτε τροχιά.
  • Παρακολούθηση ακριβείας δορυφόρων σε κλειστού βρόχου και δημιουργία αμφίδρομων οπτικών συνδέσεων.
  • Λήψη οπτικών σημάτων επικοινωνίας και κβαντικών σημάτων και σύζευξή τους σε μεμονωμένες μονότροπες ίνες.
  • Μετάδοση απλού σήματος ή σήματος επικοινωνίας προς δορυφόρους.
  • Ανίχνευση αντικειμένων στο οπτικό πεδίο (FoV) του τηλεσκοπίου, ώστε να ενεργοποιείται η αυτόματη διακοπή της δέσμης εκπομπής για να διασφαλίζεται η ασφάλεια του λέιζερ.
  • Προετοιμασία για την αυτόνομη εκτέλεση όλων των λειτουργιών (χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση).