China Uji Internet Berbasis Laser di Bulan, Tembus 100 Mbps

China mencatat pencapaian penting dalam pengembangan teknologi komunikasi antariksa setelah berhasil membangun komunikasi laser dua arah antara Bumi dan Bulan. Teknologi ini memungkinkan pengiriman data menggunakan sinar laser yang memiliki potensi jauh lebih cepat dan efisien dibandingkan komunikasi berbasis gelombang radio.

Keberhasilan tersebut juga membuat China menjadi negara kedua setelah Amerika Serikat yang berhasil melakukan komunikasi laser dua arah antara Bumi dan Bulan. Meski demikian, ada satu hal yang menarik perhatian. Kecepatan transfer data yang dicapai China pada eksperimen terbaru ini ternyata masih jauh lebih rendah dibandingkan capaian NASA pada 2013.

Dalam pengujian yang dipimpin Chinese Academy of Sciences, tim peneliti China mencatat kecepatan downlink hingga 100 megabit per detik (Mbps) dan uplink 1,25 Mbps. Pengujian dilakukan menggunakan teleskop yang berada di Provinsi Yunnan dan sebuah satelit eksperimental yang kini mengorbit Bulan.

Satelit tersebut sebelumnya mengalami masalah saat peluncuran pada 2024. Meski demikian, wahana tersebut akhirnya dapat dimanfaatkan untuk menjalankan eksperimen komunikasi laser antara Bumi dan Bulan. Angka yang dicapai China terlihat cukup tinggi jika dibandingkan dengan teknologi komunikasi radio konvensional. Namun, jika dibandingkan dengan eksperimen NASA lebih dari satu dekade lalu, performanya masih tertinggal cukup jauh.

NASA Masih Unggul dalam Kecepatan

Pada 2013, NASA menjalankan demonstrasi komunikasi laser Bulan melalui proyek Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD). Dalam eksperimen tersebut, NASA berhasil mencapai kecepatan download hingga 622 Mbps dan upload sebesar 20 Mbps.

Dengan demikian, kecepatan downlink yang dicapai NASA sekitar enam kali lebih tinggi dibandingkan eksperimen China. Sementara itu, kecepatan uplink NASA bahkan sekitar 16 kali lebih cepat.

Perbedaan tersebut menarik perhatian para pengamat antariksa. Jonathan McDowell, sejarawan antariksa yang berbasis di London dan pernah menjadi astronom di Harvard, menilai eksperimen China dan Amerika Serikat cukup layak untuk dibandingkan.

"Sepertinya China belum mencapai kecepatan data yang mampu dicapai Amerika Serikat," ujar McDowell. Namun, ia mengaku belum mengetahui secara pasti apa yang menyebabkan perbedaan performa antara kedua eksperimen tersebut.

Meski kecepatannya belum menyamai NASA, pencapaian China tetap penting. Komunikasi laser merupakan salah satu teknologi yang dinilai dapat menjadi tulang punggung komunikasi antariksa generasi berikutnya, terutama ketika aktivitas manusia di Bulan semakin intensif.

Laser Bisa Kirim Data Lebih Cepat

Yang Lei, pakar komunikasi laser untuk misi luar angkasa sekaligus pemimpin tim penelitian China, menjelaskan bahwa teknologi laser memiliki keunggulan besar dibandingkan sistem komunikasi konvensional. Untuk menggambarkan manfaatnya, Yang memberikan contoh pengiriman gambar permukaan Bulan dengan resolusi 8K.

Menurutnya, jika menggunakan koneksi gelombang mikro konvensional berkecepatan 5 Mbps, pengiriman sebuah gambar 8K dari Bulan membutuhkan waktu sekitar empat hingga lima menit. Dengan koneksi laser berkecepatan 100 Mbps, waktu yang dibutuhkan dapat dipangkas menjadi hanya sekitar 12 detik.

Perbedaan tersebut menunjukkan mengapa komunikasi laser menjadi semakin menarik untuk digunakan dalam misi luar angkasa. Semakin besar resolusi gambar dan volume data yang dikirim, semakin besar pula keuntungan yang diperoleh dari koneksi berkecepatan tinggi.

Kebutuhan tersebut diperkirakan akan meningkat ketika manusia kembali melakukan eksplorasi Bulan secara lebih intensif. China dan Amerika Serikat saat ini sama-sama mengembangkan program untuk mengirim astronot kembali ke Bulan dan membangun keberadaan jangka panjang di sana, terutama di kawasan kutub selatan Bulan.

NASA sebelumnya menargetkan pendaratan astronot di Bulan pada 2028. Misi tersebut akan menjadi salah satu langkah penting dalam rencana eksplorasi Bulan dan pengembangan teknologi yang nantinya dapat mendukung misi luar angkasa yang lebih jauh.

Perlombaan Antariksa Kembali Memanas

Perkembangan teknologi komunikasi Bulan juga tidak dapat dipisahkan dari persaingan program antariksa China dan Amerika Serikat. Pada Kamis lalu, Administrator NASA Jared Isaacman mengatakan China telah menunda misi Chang'e-7. Meski demikian, ia menegaskan NASA tidak akan memperlambat program eksplorasi Bulannya.

"Kami tidak menganggap mereka sebagai lawan yang bisa diabaikan. Mereka adalah pesaing yang sangat mampu dalam perlombaan antariksa dan kami tidak akan mengurangi kecepatan," kata Isaacman kepada jaringan berita NewsNation.

Pernyataan tersebut menunjukkan bahwa teknologi komunikasi juga menjadi bagian penting dalam persaingan eksplorasi Bulan. Ketika misi antariksa semakin kompleks, kemampuan mengirim data dalam jumlah besar secara cepat akan menjadi kebutuhan utama.

Astronot dan robot di Bulan nantinya tidak hanya mengirim perintah sederhana atau data telemetri. Mereka dapat menghasilkan foto dan video beresolusi tinggi, hasil penelitian ilmiah, peta permukaan, hingga data dari berbagai instrumen. Semua data tersebut membutuhkan jaringan komunikasi yang mampu mentransfer informasi dalam jumlah besar secara cepat dan stabil.

Mengapa Komunikasi Laser Sulit Dilakukan?

Pada dasarnya, komunikasi antara Bumi dan wahana antariksa saat ini masih banyak mengandalkan gelombang radio. Sistem serupa juga digunakan dalam berbagai teknologi komunikasi yang kita kenal sehari-hari. Salah satu contohnya adalah satelit Queqiao-2 milik China, yang berfungsi membantu meneruskan komunikasi antara Bumi dan wahana antariksa yang berada di sisi jauh Bulan.

Masalahnya, gelombang radio menyebar ke berbagai arah ketika bergerak menjauh dari sumbernya. Energinya juga semakin melemah ketika menempuh jarak yang sangat jauh. Laser menawarkan pendekatan berbeda. Sinar laser dapat difokuskan menjadi berkas yang jauh lebih sempit sehingga energi dapat diarahkan secara lebih terkonsentrasi.

Karena itu, komunikasi laser berpotensi membawa data dalam jumlah lebih besar dengan kecepatan lebih tinggi. Perangkat yang digunakan juga dapat dibuat lebih kecil dan ringan.

Namun, keunggulan tersebut sekaligus menjadi kelemahan. Karena sinarnya sangat sempit, laser harus diarahkan dengan tingkat presisi yang sangat tinggi. Sedikit saja melenceng, sinyal bisa tidak sampai ke penerima.

"Komunikasi antara Bumi dan Bulan seperti memasukkan benang ke lubang jarum dari jarak ribuan kilometer," kata Yang.

Jarak rata-rata Bumi dan Bulan mencapai sekitar 400.000 kilometer. Pada jarak tersebut, pergerakan kecil pada satelit maupun gangguan atmosfer Bumi dapat mengubah arah sinar laser. Bahkan kesalahan sudut yang sangat kecil dapat membuat sinar laser meleset beberapa kilometer ketika mencapai Bulan.

Sistem Pelacakan Menjadi Faktor Penting

Untuk mengatasi masalah tersebut, tim peneliti China mengembangkan sistem pelacakan khusus. Sistem ini dirancang untuk memperhitungkan berbagai faktor, termasuk pergerakan orbit satelit, perubahan yang disebabkan atmosfer Bumi, serta waktu tempuh cahaya antara Bumi dan Bulan.

Dengan teknologi tersebut, terminal komunikasi di Bumi dan perangkat komunikasi di luar angkasa dapat terus mengarahkan sinarnya satu sama lain meskipun keduanya bergerak. Namun, mengirim sinyal ke Bulan bukan satu-satunya tantangan. Menerima kembali sinyal yang telah menempuh jarak sekitar 400.000 kilometer juga sangat sulit.

Ketika tiba di Bumi, sinyal laser dapat menjadi sangat lemah. Teleskop penerima bahkan bisa hanya menangkap beberapa foton dalam satu waktu. Situasi tersebut semakin rumit karena sinyal harus bersaing dengan berbagai sumber cahaya lain, seperti cahaya Bulan, bintang, hingga lampu dari kawasan perkotaan. Yang menggambarkan kondisi itu seperti mencoba mendengar suara jarum jatuh di tengah jalan yang sangat ramai.

Untuk mengatasi persoalan tersebut, tim China menggunakan detektor foton tunggal dengan sensitivitas sangat tinggi. Mereka juga menggunakan algoritma khusus untuk membedakan sinyal laser dari gangguan atau noise di sekitarnya.

Selain itu, teknologi pemrosesan data dan pengodean baru dikembangkan untuk membantu meningkatkan kecepatan transmisi.

Menjadi Infrastruktur Komunikasi Bulan

Yang Lei menyebut keberhasilan tersebut sebagai langkah awal untuk membangun "jalan tol informasi" antara Bumi dan Bulan. Teknologi ini diharapkan dapat menjadi bagian penting dari infrastruktur komunikasi untuk misi-misi China di masa depan.

Jika pengembangannya berhasil mencapai kecepatan yang lebih tinggi dan stabil, komunikasi laser dapat digunakan untuk mendukung misi berawak, penelitian ilmiah, pembangunan basis penelitian di Bulan, hingga eksplorasi ruang angkasa yang lebih jauh.

Dengan demikian, meski pencapaian kecepatan China saat ini masih berada di bawah eksperimen NASA pada 2013, keberhasilan melakukan komunikasi laser dua arah tetap menjadi tonggak penting.

Tantangan berikutnya adalah meningkatkan kecepatan, menjaga kestabilan koneksi, dan memastikan sinyal tetap dapat dikirim serta diterima dengan presisi dalam kondisi lingkungan antariksa yang sangat sulit. Jika tantangan tersebut dapat diatasi, komunikasi laser berpotensi mengubah cara manusia mengirim informasi dari Bulan dan berbagai tujuan di luar Bumi pada masa depan.