Çoklu dalga formlarını işleyebilen ucuz bir lazer terminali, uzay tabanlı iletişimin esnekliğini ve yeteneklerini büyük ölçüde artıracaktır.

ABD ordusunun Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı ya da DARPA, çeşitli uydu aglarinin büyük miktarda veriyi hızlı ve güvenli bir şekilde paylaşabilmesini sağlamaya yardımcı olacak düşük maliyetli ve kolayca yeniden yapılandırılabilir bir optik iletişim sistemi oluşturmak için yeni bir proje açıkladı. Ajans, Uzay Tabanlı Uyarlanabilir İletişim Düğümü ya da Space-BACN olarak adlandırılan bu çabayı, erken uyarı, istihbarat toplama ve genel iletişim ve veri paylaşımı da dahil olmak üzere çeşitli farklı ancak genellikle birbirini tamamlayan görevleri desteklemek üzere geliştirilmekte olan gelecekteki dağıtılmış uydu ağlarını birbirine bağlamak için gerekli olarak tanımlıyor.

DARPA, Space-BACN’i – kısaltma “bacon” olarak telaffuz ediliyor – 13 Eylül 2021’de yaptığı bir basın açıklamasıyla duyurdu. Kısaltmaya rağmen, bu projenin ABD Hava Kuvvetleri’nin daha ayakları yere basan E-11A Battlefield Airborne Communications Node (BACN) uçağıyla herhangi bir şekilde ilişkili olduğuna dair bir işaret yok.

DARPA’nın Stratejik Teknoloji Ofisi bünyesindeki Space-BACN Program Yöneticisi Greg Kuperman, basın açıklamasına eşlik eden ve yukarıda görülen video sunumunda “Bugün, çoğaltılmış uzay adı verilen yeni bir alanın doğuşuna tanıklık ediyoruz” dedi. “Önümüzdeki yıllarda uzaya düşük maliyetli, hızlı sahaya çıkan ve yüksek oranda dağıtılmış binlerce uydunun çıktığını göreceğiz.”

Yazılı bir açıklamada, “Dünya çapında uygun fiyatlı uzay tabanlı yeteneklere olan talep arttıkça, önümüzdeki on yıl içinde LEO’ya [alçak Dünya yörüngesi] on binlerce küçük uydu fırlatılabilir” dedi. “Bu büyümeyle ilgili sorun, optik iletişim bağlantılarının şu anda yalnızca belirli bir uydu agi içindeki uyduları birbirine bağlayacak şekilde tasarlanmış olmasıdır – dalga biçimlerini diğer uydu aglarindaki uydularla iletişim kurmak için dinamik olarak uyarlayamazlar.”

Kuperman, bugüne kadar uzayda yalnızca bilgi aktarma mekanizması olarak lazer ışığını kullanan sabit hızlı, tek modlu optik iletişim sistemlerinin gösterildiğini de sözlerine ekledi. Bu düğümlerin büyük miktarda bilgiyi çok hızlı bir şekilde aktarabildiği ve bunu son derece güvenli ve yogunluga karşı dayanıklı bir şekilde yapabildiği, ancak aynı zamanda genellikle çok maliyetli olduğu gösterilmiştir.

Kuperman, “Uyumlu uzay tabanlı optik iletişim için geleneksel devlet optik terminalleri, alanında son derece yetenekli uzmanlar tarafından elle monte edilen çok sayıda hassas tasarımlı ve üretilmiş bileşen nedeniyle yüz binlerce ila milyonlarca dolara mal olabilir” dedi. “Öte yandan ticari uzay şirketleri, maliyeti düşürürken yüksek hızlı iletişim sağlamak üzere tasarlanmış ultra optimize edilmiş, tek modlu uyumlu sistemler geliştiriyor. Ancak bu düşük maliyetli sistemler ne yeniden yapılandırılabilir ne de başka bir standartla uyumludur.”

Kuperman’a göre standardizasyon eksikliği “parçalı, soba borulu ‘Vahşi Batı’ uzay alanına” yol açtı. İşte Space-BACN burada devreye giriyor. Proje, üç temel özelliğe sahip bir optik iletişim terminali üretebilecek konseptler arıyor: “çoğu optik standardı desteklemek için” saniyede 100 gigabit aktarım hızı, 100 Watt’tan fazla güç üretimine ihtiyaç duyulmaması ve toplam maliyetin 100.000 doların altında olması. DARPA bu temel gereksinimleri “100 Cubed” olarak adlandırmaktadır.

Space-BACN, DARPA’nın 100 Cubed gereksinimlerini karşılayan bir sistem oluşturmak için birleştirebileceğini umduğu üç ayrı teknoloji için teklifleri araştıracak. Bunlardan ilki, C bandındaki tüm kızılötesi dalga boylarını işleyebilen düşük maliyetli bir optik açıklıktır ve daha sonra uygun fiyatlı tek modlu bir fiber optik hatta beslenerek uzayda düşük maliyetli ve aynı zamanda düşük kayıplı iletim yetenekleri sunacaktır. İkinci bileşen, çeşitli farklı dalga biçimlerini destekleyebilen yeniden yapılandırılabilir bir modemdir. DARPA’ya göre bulmacanın son parçası, “hükümet ve ticari uydular arasındaki etkileşimleri otomatikleştirebilen” bir “çapraz uydu agi komuta ve kontrol” mimarisidir.

DARPA ayrıca tüm paketin son derece modüler olmasını ve bileşenlerin hızla yükseltilebilmesine ve hatta tamamen değiştirilebilmesine olanak sağlamak için açık mimari sistemlerden yararlanmasını istiyor. Bu, zaman geçtikçe yeni ve geliştirilmiş işlevlerin hızlı bir şekilde entegre edilmesini sağlayacaktır. Genel düşük maliyet hedefinin bir parçası da her üç çekirdek teknolojinin de nispeten hızlı bir şekilde büyük miktarlarda üretilebilmesidir. Terminalin kendisi iletişim ve veri paylaşım ağ geçitleri olarak görev yapan özel uydulara kurulabilir ya da doğrudan bu kabiliyeti kazandırmak için gelecekteki çeşitli uydulara entegre edilebilir.

DARPA’nın basın açıklamasında, “Space-BACN LEO’da çalışmaya odaklandığından, daha düşük radyasyon ortamlarında güvenilir bir şekilde çalışabilen ve çok sayıda diğer hükümet ve ticari LEO uydu aglarina daha kolay bağlanabilen gelişmiş düşük maliyetli elektroniklerden yararlanabilecektir” denildi. “Buna ek olarak, LEO uydularının beklenen daha kısa ömrü – üç ila beş yıl – Space-BACN terminalinin modülerliği ile birleştiğinde, hızlı yenileme döngülerini ve yeni teknolojinin kullanılabilir hale geldikçe eklenmesini kolaylaştıracaktır.”

Kuperman video sunumunda “Amaç herkes için mükemmel bir çözüm üretmek değil, çoğu kullanıcı için yeterince iyi bir çözüm üretmek” diye ekledi. Aşağıda görülen bir başka infografik, arzu edilen nihai sonucu bir “İsviçre Ordusu Bıçağı” olarak tanımlıyor

Yalnızca ABD ordusunun şu anda Space-BACN gibi bir şeyden faydalanabilecek bir dizi küçük, dağıtılmış uydu agi projesi devam etmektedir. DARPA, erken uyarı ve ilgili iletişim işlevlerini yerine getirebilecek LEO’daki küçük uydulardan oluşan nispeten düşük maliyetli bir uydu agi için gerekli olacak çeşitli bileşenlerin fizibilitesini göstermeyi amaçlayan Blackjack adlı bir projeye liderlik etmektedir. Tüm uydu aglarina yüksek derecede özerklik kazandırmak için bu program kapsamında Pit Boss adı verilen özel bir veri işlemcisi de geliştirilmektedir.

Ayrı olarak, ABD Uzay Geliştirme Ajansı (SDA), küçük uydu aglarinin çeşitli “katmanlarından” oluşan yeni bir uzay tabanlı erken uyarı ağı geliştirmek için çalışıyor. Bu katmanların her biri, hipersonik silahlar da dahil olmak üzere çeşitli tehditleri tespit ve takip etmekten, bu verilerin yerdeki komuta ve kontrol merkezlerine hızlı bir şekilde iletilmesini sağlamaya kadar farklı bir dizi işlevi yerine getirecek ve bu veriler daha sonra bir önleme girişiminde bulunmak için kullanılabilecek.

Bunlar, şu anda nispeten az sayıda seçkin uydu tarafından sağlanan çeşitli uzay tabanlı yeteneklerin kırılganlığını azaltmanın yollarını araştıran ABD ordusunun üzerinde çalıştığı küçük uydu programlarının sadece birkaç örneğidir. Artan sayıda karasal ve yörüngedeki uydu karşıtı tehditler, yeryuzundeki kuvvetlerin herhangi bir olasılıkta erken uyarı, istihbarat toplama, navigasyon ve silah yönlendirme, iletişim ve veri paylaşımı ve daha fazlası gibi çeşitli kritik uzay tabanlı destekleri almaya devam etmesini mümkün olan en yüksek derecede sağlamak için dağıtılmış uydu aglarina duyulan ihtiyacın altını çizmiştir.

Space-BACN, ABD ordusunun uzay tabanlı yeteneklerini ve kapasitesini güçlendirmek için gelecekteki ticari uydu aglarindan daha hızlı bir şekilde yararlanabilmesine yönelik bir yol sunuyor. ABD Hava Kuvvetleri, Starlink uydularının askeri operasyonları desteklemek için nasıl kullanılabileceğini araştırmak üzere özel uzay firması SpaceX ile zaten çalışmaktadır.

Optik iletişim terminalleri Dünya atmosferi içinde uçan uçaklarda da kullanılabilir. The War Zone, Hava Kuvvetleri’nin RQ-180 olarak adlandırılan gizli yüksek irtifa, uzun dayanıklılık (HALE) hayalet insansız hava aracının hangi rollere ve görevlere sahip olabileceğine dair derinlemesine incelememizde bu teknolojinin bu potansiyel uygulamasını özellikle vurgulamıştır. Lazer tabanlı bir uydu sisteminin kullanımı MQ-9 Reaper’da da test edilmişti. Gizli alanda başka girişimlerin de olması muhtemeldir.

Ayrıca DARPA’dan Kuperman, düşük maliyetli optik iletişim terminallerinin askeri olmayan kullanımlar için de son derece faydalı olabileceğini söyledi. Kuperman, video sunumunda özellikle bu terminallerin kullanılabileceği bir afet müdahale/insani yardım operasyonları senaryosunun ana hatlarını çizdi.

“Bugün, iletişim ve algılama eksikliği ilk müdahale ekiplerinin hızlı hareket etme ve ihtiyacı olan insanlara yardım ulaştırma becerilerine zarar veriyor” dedi. “Bir uydu sisteminde toplanan görüntüler, iletişim için farklı bir uydu sistemi kullanan müdahale ekipleri için hemen kullanılabilir olmayacaktır. Eğer iki kurtarma ekibi iki farklı uydu aginin iletişimini kullanıyorsa, o zaman iletişim kurma becerileri sınırlı olacaktır.”

Sonuç olarak, uzay tabanlı ve diğer kullanımlar için optik iletişimin önemi son yıllarda giderek daha belirgin hale gelmektedir. Bu uygulamaların en azından bazıları için son derece uzmanlaşmış sistemler gerekli olmaya devam edecek olsa da, DARPA, Space-BACN programı aracılığıyla, çeşitli son kullanıcıların bu teknolojiyi çok daha geniş bir ölçekte benimsemesini kolaylaştırmak için bu teknolojinin temel unsurlarının maliyetini düşürmenin yollarını arıyor.