From Mars to the Mariana Trench: Bridging the Gap in Communication Problem
අඟහරු ග්‍රහයාගේ සිට මරියානා ආගාධය දක්වා: දුරස්ථ පාලක සන්නිවේදන තාක්‍ෂණයේ ගැටලුව
හැමෝටම තියෙන ලොකුම ප්‍රශ්නයක් තමයි අඟහරු ග්‍රහයට මිනිස්සු යවන්න පුලුවන් කිව්වට මුහුදු පතුලට මිනිස්සු යවන්න තරම් තාක්ෂණයක් නැත්තේ ඇයි කියලා. ඉතින් මම කල්පනා කලා මේකේ තාක්ෂණික පසුබිම ගැන ඔයාලා එක්ක ටිකක් කතාබහ කරන්න.
️අපි මුලින්ම කතා කරමු අඟහරු ග්‍රහලෝකය එක්ක මිනිස්සු communicate කරන්නෙ කොහොමද කියලා.
අඟහරු ග්‍රහලෝකය තියෙන්නේ පෘථිවියේ ඉදන් කිලෝමීටර් මිලියන 324.88 ක් පමණ දුරින්. එතකොට එච්චර දුරින් තියෙන ග්‍රහලෝකයකට අපි human කෙනෙක්ව යවනවා හෝ Rover එකක් යවනවානම් අපිට සිදුවෙනවා ඉතාමත් හොඳ connection එකක් පෘථිවිය සහ එම වස්තුව සමඟ පවත්වා ගන්න. උදාහරණයක් විදිහට අපි මිනිසෙක්ව අඟහරුට යවනවනම් යානයේ පාලනය සහ එම ගගන ගාමියාගේ සෞඛ්‍ය තත්වය, live images, videos වගේ හැම දේම පෘථිවියේ පාලන මධ්‍යස්ථානය සමඟ හුවමාරු වෙන්න ඕනේ. ඒ වගේම අපි rover එකක් යැව්වත් ඒකෙන් ලබාගන්න දත්ත, images, videos වගේ හැම දෙයක්ම පෘථිවියේ පාලන මධ්‍යස්ථානය සමඟ හුවමාරු වෙන්න ඕනේ. ඉතින් මෑතකාලීනව අඟහරුට යවපු Rovers වලින් අඟහරු මතදී ලබාගත් පැහැදිලි ඡායාරූප අපිට දැකගන්න පුලුවන් උනා. එතකොට ඒ විදිහට signal transmit කරන්න සහ images පෘථිවියට එවන්න පුලුවන් උනේ කොහොමද කිලෝමීටර් මිලියන ගාණක දුර ඉදන්?
මෙන්න මෙහෙම පෘථිවිය සහ අඟහරු අතර communicate කරන එක සිදුවෙන්නේ Deep Space Network (DSN) එකක් හරහා. මෙහිදී පෘථිවිය සහ අඟගරු අතර communicate කරගන්න මැද ඉදගෙන තවත් කට්ටියක් උදව් කරනවා. එයාලව හඳුන්වන්නේ Mars Reconnaissance Orbits (MRO) සහ Tracking and Data Relay Satellites (TDRS) කියලා. සරලව මේකෙදි සිදුවෙන්නේ පෘථිවිය සහ අඟහරු අතර Satellite කිහිපයක් ස්ථාපනය කරනවා. එතකොට අඟහරුගෙන් එන signal ඒ satellite එක ග්‍රහණය කරගෙන එයා තමයි ඒක පෘථිවියේ DSN එකට යොමු කරන්නේ. ඉතින් මේ නිසා තමයි rover එකක් හෝ මිනිස්සු අඟහරුට යවන්න කලින් Satellite එකක් අභ්‍යාවකාශ ගතකරන්නේ. මීට අමතරව මේ සඳහා NASA ආයතනය සතුව Space Communications and Navigation (SCaN) කියලා විශාල සන්නිවේදන කුළුනු පවතිනවා. මෙව්වා විශාල තැටි ආකාරයේ Grond Antennas වන අතර මේවා ලොව වටා විවිධ ස්ථාන වල සවිකරලා තිබෙනවා. 
සරල උදාහරණයකින් පැහැදිලි කලොත් හිතන්න ඔයාගේ ගෙදර තියෙන WiFi router එක ගැන. ඒකෙදි සිදුවෙන්නේ Signal Tower එකකින් එවන network signal එකක් WiFi router එකෙන් ග්‍රහණය කරගෙන ඒකෙන් ඔයාගේ දුරකථනයට අන්තර්ජාල සම්බන්ධතාව ලබාදෙන එක. ඒ වගේ තමයි අඟහරු මත තිබෙන යානයකින් එවන signal එක Satellite එකක් මඟින් ග්‍රහණය කරගෙන එය පෘථිවියේ තිබෙන මෙම Ground Antenna වලට යොමු කරනවා. මෙම Antenna විශාලත්වයෙන් ගොඩක් වැඩියි. සමාන්‍යයෙන් අඩි 200 වඩා මෙහි විශ්කම්භය වැඩියි. ඩයලොග් ඇන්ටෙනා භාවිතා කරනවනම් එව්වල තියෙන disk එක වගේ සිය ගුණයකට වඩා මේව්ව විශාලයි. ඒනිසා තමයි මේ Antenna වලට පුලුවන් වෙලා තියෙන්නේ දුරින් එන signal wave එකක් උනත් ග්‍රහණය කරගන්න. 
ඊළඟ දේ තමයි අපි ඉගෙනගන්නවා අභ්‍යාවකාශය කියන්නේ රික්තකයක් කියලා. එතකොට රික්තකයක් තුලින් කොහොමද communicate කරන්නේ කියන ප්‍රශ්නය එනවා. මේකෙදි සිදුවෙන්නේ මෙම සන්නිවේදන කටයුතු සඳහා යොදාගන්නේ Electro Magnetic Waves (EMW) එහෙම් නැත්නම් විද්‍යුත් චුම්භක තරංග කියන එව්වා. මොකද EM වලට ගමන් කිරීම සඳහා මාධ්‍යයක් අවශ්‍ය වෙන්නේ නැහැ. සූරයාලෝකය, උෂ්ණත්වය වගේ තරංග රික්තකයක් තුලින් ඇවිත් පෘථිවියට ලැබෙන්නෙත් ඔන්න ඔය විදිහටම තමයි. මේ නිසා පුලුවන් වෙලා තියෙනවා ඉතාමත් වේගයෙන් රික්තකය තුලින් පෘථිවිය සහ අඟහරු අතර සන්නිවේදන කටයුතු සිදුකරගන්න. නමුත් මෙහිදී සූර්‍යාලෝකය සහ උෂ්ණත්වය, සූර්‍ය තරංග ආදී බාහිර බලපෑම් නිසා මෙම EM තරංග පෘථිවියට ළඟාවීමේ ප්‍රමාදයන් සිදුවෙන්න පුලුවන්. 
මම හිතනවා දැන් පෘථිවිය සහ අඟහරු අතර සන්නිවේදන කටයුතු වෙන්නේ කොහොමද කියලා පැහැදිලි ඇතියි කියලා. අපි දැන් බලමු අභ්‍යාවකාශ යානා කොහොමද කිලෝමීටර් මිලියන ගානක් දුර යන්න ඕනේ කරන බලය ලබා ගන්නේ කියලා. අභ්‍යාවකාශය කියන්නේ හැම වෙලේම අඩුවකින් තොරව ඉතාමත් හොඳින් ඉර එළිය ලැබෙන ස්ථානයක්. ඒනිසා සියලූම අභ්‍යාවකාශ යානා බලගැන්වෙන්නේ සූර්‍ය පැනල භාවිතයෙන්. ඔබ දැක ඇති Satellite සහ Mars Rovers වල දිගු සූරය පැනල සවිකර තිබෙනවා. මේ සූර්‍ය පැනල මඟින් පුලුවන් ඉර එලිය භාවිතා කරලා විදුලිය නිපදවගන්න. මීට අමතරව Mars Rovers වලට නම් Nuclear Reactor Battery අන්තර්ගත කරලා නිර්මාණය කරනවා. මොකද ඉර එළිය නොවැටෙන ස්ථාන වලට යද්දි අවශ්‍ය බලය ලබාගන්න සහ සූර්‍ය පැනල ඔසවාගෙන ගමන් කිරීම අනවශ්‍ය බරක් නිසා ඒකෙන් මිදෙන්නත් මේ වගේ Nuclear Battery භාවිතා කරනවා. 
දැන් ඔන්න ඔයාලට අභ්‍යාවකාශය ගැන ලොකු අවබෝධයක් ඇවිත් ඇති. මිනිස්සුන්ට අඟහරු වලට සන්නිවේදනය කරන්න පහසු වෙලා තියෙන්නේ මේ වෙද්දි ඒ වෙනුවෙන් ඕනේ කරන පසුබිම ඔවුන් නිර්මාණය කරලා තිබෙන නිසා. Satellite නොතිබුනානම් අද වෙනකම් අඟහරු එක්ක communicate කරනවා කියන එක හීනයක් වෙන්න තිබ්බා. අපි දැන් බලමු සාගර පතුල ගැන කතා කරලා. ඔන්න දැන් ලැහැස්ති වෙන්න ගැඹුරු සයුරේ කිමිදෙන්න. 
අපි දන්නවා මුහුදේ යටින්ම ගමන් කරන යාත්‍රාව තමයි Submarine එක කියලා කියන්නෙ. එතකොට මෙවැනි submarine එකක් කොහොමද ගොඩබිම තියෙන Control Centre එකක් හෝ මුහුද මතුපිට තිබෙන නැවක් සමඟ සන්නිවේදන කටයුතු සිදුකරන්නේ කියලා බලමු. සාමාන්‍යයෙන් මුහුදු වතුර එහෙම නැත්නම් කරදිය කියන්නේ හොඳ විද්‍යුත් සන්නායකයක්. ඉතින් හොඳ විද්‍යුත් සන්නායක හරහා රේඩියෝ තරංග ගමන් කිරීමේදී ගැටලු ඇතිවෙන්න පුලුවන්. මේ නිසා නිතරම submarine සහ ගොඩබිම අතර සන්නිවේදන කටයුතු බිඳ වැටෙනවා. සාමාන්‍යයෙන් ඔබ දැකලා ඇති submarine එකක් උඩ තිබෙනවා ඉහළට දිගු කූරක් වැනි දෙයක්. මේක තමයි submarine එකේ radio signal transmit කරන ඇන්ටෙනා එක.
මේ විදිහට ගැඹුරු මුහුදෙදි signal transmit කරන්න අවහශ්‍ය නිසා තරමක් දිගු antenna එකක් මේ සඳහා භාවිතා කරන්න ඔවුන්ට සිදුවෙනවා. මේ සඳහා භාවිතා කරනු ලබන්නේ high frequency (HF: 3MHz to 30MHz) සහ low frequency (LF: 30kHz to 300kHz) අතර රේඩියෝ තරංග. මීට අමතර submarine එකක් මුහුදේ අඩි 65.6 ක් දක්වා ගැඹුරට යද්දි very low frequency (VLF: 3kHz to 30kHz) දක්වා භාවිතා කරන අතර අඩි 400 ක් පමණ ගැඹුරට යනවිට extremely low frequency (ELF: 3Hz to 30Hz) අතර රේඩියෝ තරංග ඔවුන්ට භාවිතා කරන්න සිදුවෙනවා. නමුත් ඔබ දන්නවාද submarine එකකට යන්න පුලුවන් උපරිම ගැඹුර අඩි 900 පමණ තමයි වෙන්නේ. මීට අමතරව මුහුද මත පාවෙන Buoy නම් උපකරණ මඟින් මුහුද තුලට දුගු ඇන්ටෙනාවක් යොමුකරනවා. මෙමඟින් සිදුවන්නේ satellite එකක් සහ මෙම Buoy එක connect වීමයි.
එහිදී submarine එකෙන් ලබාදෙන signal එක මෙම දිගු underwater antenna එක මඟින් ග්‍රහණය කරගෙන satellite එක වෙතට යොමුකරනවා. ඉන්පසුව එය satellite එක විසින් ground controll station එකට හෝ අදාළ මෙහෙයුම් නෞකාවට යොමුකරනවා. මීට අමතරව පුලුල් ප්‍රදේශයක ඉදිකරන ලද් VLF කුළුණු පද්ධතියක් මඟින් submarine එක සමඟ සන්නිවේදන කටයුතු සිදුකිරීම දක්නට ලැබෙනවා. නමුත් මෙවැනි VLF site තිබෙන්නේ රටවල් කිහිපයකට පමණයි. මේ කුළුණු වලට පුලුවන් සැතපුම් ගණනක් දුරින් තිබෙන submarine එකක් සමඟ සම්බන්ධතා පවත්වාගන්න. නමුත් ගැඹුරින් තියෙන එකක් සමඟ සම්බන්ධතා පවත්වාගන්න මෙව්වාට හැකියාව නැහැ. මොකද මුහුදු වතුර අධික ලවණ සහිත වීම මෙයට ප්‍රධානම හේතුවයි. ඉතින් ගැඹුරු මුහුදේ යට තිබෙන submarine එකක් සමඟ සන්නිවේදන කටයුතු සිදුකිරීමට නම් මුහුදු පතුල දෙසට දිගු antenna එකක් යොමු කිරීම සහ submarine එකෙහි දිගු antenna එකක් සවිකිරීමට සිදුවෙනවා නමුත් ප්‍රායෝගිකව කිලෝමීටරයක් විතර දිග antenna සවි කරන්න බැහැනේ. ඒකයි මෙතන ගැටලුව. 
ඒවගේම ඊළඟ කාරණාව තමයි සූර්‍යාලෝකය ගමන් කරන්නේ මුහුදු ජලයේ මීටර් 1000 පමණ ගැඹුර දක්වා පමණයි. එතනින් එහාට ගැඹුරු මුහුද 100% තනි කලුවරයි. අපි දන්න දෙයක් තමයි සූර්‍යාලෝකය අඩු වෙද්දි උෂ්ණත්වය අඩුවෙනවා කියන එක. එතකොට සූර්‍යාලෝකය 0% වුනහම ඒ වගේ තැනක සීතල කොහොමද හිතාගන්න පුලුවන්ද? මූලාශ්‍ර වල සඳහන් වෙන විදිහට මුහුදු මට්ටමේ සිට අඩි 7200ක් ගැඹුරට යද්දි ජලයේ උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 2 – 3 ත් දක්වා අඩු වෙනවලු. නමුත් හිතලා බලන්න Titanic නැව තියෙන්නේ අඩි 12,000ක් පමණ ගැඹුරු සාගරයේ. ගණනය කරලා තියෙන විදිහට Titanic නැව තිබෙන හරියේ මුහුදු ජලයේ උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් -2 ක් පමණ වෙනවා. දැන් කෙනෙක්ට එන්න පුලුවන් ප්‍රශ්නයක් ඇයි එහෙනම් වතුර අයිස් නොවෙන්නේ කියලා. මොකද ජලය මිදෙන උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් 0 නිසා. ඒකට හේතුව තමයි මුහුදු ජලයේ තිබෙන කරදිය සාන්ද්‍රණය අධික නිසා එහි freezing point එක 0 ට වඩා අඩු අගයක තියෙන්නේ. ඒක -2 ටත් වඩා අඩුයි. ඉතින් මේ වගේ සීතල පරිසරයක, රේඩියෝ තරංග යවනවා කියන එක කරන්න හරි අමාරු වැඩක්. ඒ වගේම තමයි මේ තරම් ගැඹුරක පීඩනය ඉතාමත් අධිකයි. ගණනය කරලා තිබෙන විදිහට මේ අඩි 12,000 ගැඹුරු පරිසරයේ පීඩනය 5800 pounds per square inch (psi). ඒ තරම් පීඩනයක survive වෙනවා කියන එක හිතාගන්නවත් බැහැ. 
ඉතින් මේ තරම් ලොකු පීඩනයක් සහිත පරිසරයකය ඇතුල් වෙද්දි ලොකු අවදානමක් තමයි ගන්නේ. මොකද පොඩි හෝ අතපසුවීමක් ඇති සියල්ලම විනාශ වෙලා සුනු විසුනු වෙලා යන්න. මේ වගේ හේතු නිසා තමයි ගැඹුරු සාගරය එක්ක communicate කරන එක මෙතරම් අමාරු සහ සංකීර්ණ දෙයක් බවට පත්වෙලා තිබෙන්නේ. ඒ නිසයි මේ පිළිබඳව ගොඩක් අය උනන්දු නොවන්නේ. නමුත් මේ වෙද්දිත් මිනිසුන් අභ්‍යාවකාශ තරණය වෙනුවෙන් අවශ්‍ය සියලූම බාහිර තත්වයන් නිර්මාණය කරලා තියෙන නිසා ඒක ගැටලුවක් නැතුව කරගෙන යන්න පුලුවන් වෙලා තිබෙනවා. ඔන්න ඕකයි මුහුද VS අහසේ කතන්දරය. මේ ගමනේ තිබ්බ අවධානම නොදැන ගියපු ගමනක් නෙමෙයි මේක. ඔවුන් මේ ගමන යන්න කලින් මෙහි අවධානම දන්න බවට අවසන් කැමැත්ත අත්සන් කරලයි පිටත් වෙන්නේ. මොකද ඒ තරම් අවිනිශ්චිත ගමනක් මේක. 
