परिक्रमा में एक वर्ष से अधिक समय तक परीक्षणों के बाद, चीन ने पृथ्वी और चंद्रमा के बीच लेजर संचार के परीक्षण में एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। शोधकर्ताओं ने इन खगोलीय पिंडों के बीच लगभग 400,000 किलोमीटर की दूरी पर एक द्विदिशीय लेजर संचार लिंक सफलतापूर्वक स्थापित किया, जो उनके बीच इस प्रकार के उच्च गति वाले लेजर कनेक्शन का पहला मामला है।
यह सफलता चीनी अंतरिक्ष लेजर संचार के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है, जो इसके अनुप्रयोग को पृथ्वी की कक्षा से चंद्र वातावरण तक विस्तारित करता है। लेजर संचार लेजर बीम का उपयोग करके जानकारी प्रसारित करता है और पारंपरिक माइक्रोवेव संचार की तुलना में कई फायदे प्रदान करता है, जिसमें उच्च बैंडविड्थ, उच्च डेटा ट्रांसमिशन गति, बेहतर लक्ष्यीकरण सटीकता और बढ़ी हुई सुरक्षा शामिल है। इसके अलावा, उपकरण अधिक कॉम्पैक्ट और हल्के होते हैं, जो लचीले प्रसारण और प्राप्ति के साथ उच्च गति वाले द्विदिशीय संचार को संभव बनाते हैं।
हालांकि, प्रसारण की दूरी में वृद्धि गंभीर तकनीकी चुनौतियां पैदा करती है। चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज (CAS) के स्पेस यूटिलाइजेशन टेक्नोलॉजी एंड इंजीनियरिंग सेंटर के शोधकर्ता और लेजर संचार प्रयोग टीम के प्रमुख यांग लेई ने बताया कि 'दूर की अंतरिक्ष में संचार सैकड़ों हजारों किलोमीटर तक फैला हो सकता है, जिसके लिए बीम की दिशा में अत्यंत सख्त आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है। जब लेजर सिग्नल पृथ्वी तक इतनी लंबी दूरी तय करता है, तो यह बहुत कमजोर हो जाता है, जिससे यह बेहद कमजोर और पता लगाना मुश्किल हो जाता है। साथ ही, उच्च गति वाले ट्रांसमिशन प्रौद्योगिकियां सीमाओं का सामना करती हैं, जो उच्च डेटा दरों को प्राप्त करना कठिन बना देती हैं।'
पहली बड़ी बाधा अत्यधिक लंबी दूरी पर सटीक लक्ष्यीकरण सुनिश्चित करना था। पृथ्वी और चंद्रमा के बीच संचार की तुलना 'हजारों मील दूर सुई से छेद करने' से की गई थी: लगभग 400,000 किलोमीटर दूर तेजी से चलती वस्तु पर एक अत्यंत संकीर्ण प्रकाश किरण को लक्षित करने की आवश्यकता होती है। प्रेषण पक्ष पर न्यूनतम कोणीय विचलन भी किरण के अनुमानित रिसीवर तक पहुंचने तक कुछ किलोमीटर की स्थिति त्रुटि का कारण बन सकता है।
इस समस्या को हल करने के लिए, अनुसंधान समूह ने अति-लंबी दूरी और अत्यंत कमजोर संकेतों के लिए डिज़ाइन किए गए द्विदिशीय अधिग्रहण और ट्रैकिंग के लिए एक नवीन दृष्टिकोण विकसित किया। उपग्रहों की कक्षाओं, स्थापना त्रुटियों और टेलीस्कोप विकृतियों, वायुमंडलीय अपवर्तन और लेजर प्रसार समय सहित कई कारकों की व्यवस्थित रूप से गणना और अंशांकन करके, टीम ने गति के दौरान कक्षीय उपग्रहों और जमीनी दूरबीनों दोनों के सटीक संरेखण को सुनिश्चित किया, जिससे यह गारंटी मिली कि लेजर बीम अपने लक्ष्य तक सटीक रूप से पहुंचा।
लक्ष्यीकरण की समस्या का समाधान करने के बाद, टीम एक अन्य बाधा का सामना कर रही थी: अत्यंत कमजोर संकेतों का पता लगाना और पहचानना। जब लेजर पृथ्वी तक लगभग 400,000 किलोमीटर की दूरी तय करता था, तो इसका सिग्नल कुछ फोटॉनों तक कम हो जाता था, जिससे जमीनी दूरबीन के पास रिकॉर्ड करने के लिए बहुत कम सिग्नल बचता था। साथ ही, चंद्र प्रकाश, तारकीय प्रकाश और शहर की रोशनी से हस्तक्षेप उपयोगी सिग्नल को अलग करना और भी जटिल बना देता था - यह हजारों मील दूर शोरगुल वाले शहर के बीच सुई गिरने की आवाज़ सुनने की कोशिश करने जैसा था।
इस से निपटने के लिए, टीम ने व्यक्तिगत फोटॉन को पकड़ने में सक्षम अल्ट्रासेंसिटिव डिटेक्टर लागू किए और जटिल सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम विकसित किए। इन तकनीकों ने टीम को विशाल मात्रा में शोर को फ़िल्टर करने और उपयोगी सिग्नल को सटीक रूप से निकालने में सक्षम बनाया।
डेटा ट्रांसमिशन की गति को भी पूरा करना आवश्यक था। स्थिर सिग्नल प्राप्ति प्राप्त करने के बाद, टीम ने डेटा प्रोसेसिंग दक्षता बढ़ाना जारी रखा। प्रारंभ में, प्रयोग ने अपलिंक दर 1.25 एमबीपीएस और डाउनलिंक दर 100 एमबीपीएस हासिल की। यांग ने समझाया: 'चंद्रमा की सतह की 8K रिज़ॉल्यूशन वाली छवि लें। इसे 5 एमबीपीएस की सामान्य माइक्रोवेव लिंक पर प्रसारित करने में चार-पांच मिनट लगेंगे। 100 एमबीपीएस की लेजर संचार गति पर, इसमें केवल लगभग 12 सेकंड लगते हैं।'
इस प्रयोग का नेतृत्व CAS के स्पेस यूटिलाइजेशन टेक्नोलॉजी एंड इंजीनियरिंग सेंटर द्वारा झेजियांग लैब, CAS के युन्नान वेधशालाओं और CAS के शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोसिस्टम्स एंड इंफॉर्मेशन टेक्नोलॉजी की भागीदारी से किया गया। यांग ने निष्कर्ष निकाला: 'अब पृथ्वी-चंद्रमा 'सूचना सुपरहाईवे' शुरू हो गया है। भविष्य में हम अधिक वैज्ञानिक रूप से मौलिक डेटा सेट प्राप्त कर सकेंगे।' उन्होंने आगे कहा कि विकसित तकनीकों द्वारा प्रदान की गई उच्च गति वाले सूचना प्रसारण की क्षमताएं चीन के मानवयुक्त चंद्र मिशनों, चंद्र अनुसंधान स्टेशन के विकास और गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक नए साधन के रूप में भी काम करेंगी, जिससे अंतरिक्ष विज्ञान और चीन के अनुप्रयोगों में अधिक मौलिक वैज्ञानिक परिणाम प्राप्त होंगे।