Een tijdelijk gat in de cloud creëren om de satellietcommunicatie te stimuleren

• Onderzoekers willen gaten in de wolken schieten om informatie met hoge snelheden te verzenden.
• Om dit te doen, zullen ze ultrakorte laserfilamenten met hoge intensiteit gebruiken.
• De technologie heeft geen negatieve invloed op de atmosfeer.

De langeafstandsinformatie van vandaag wordt verzonden door radiogolven (via satellieten) of ondergrondse optische vezels. De informatiestroom neemt echter elk jaar aanzienlijk toe en binnenkort zal het niet mogelijk zijn om aan de dagelijkse vraag te voldoen door alleen gegevens via radiogolven te verzenden.

Omdat de radiogolven langere golflengten hebben (vergeleken met laser), beperken ze de hoeveelheid gegevens die moet worden overgedragen. Ook zijn de beschikbare frequentiebanden beperkt en steeds duurder.

Daarom verleggen onderzoekers hun focus nu naar lasertechnieken, die veel complexer zijn dan radiofrequenties, maar tal van voordelen hebben op het gebied van veiligheid. Op dit moment zijn atmosferische barrières een van de belangrijkste problemen voor optische communicatie in de vrije ruimte (FSO).

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Genève, Zwitserland een techniek bedacht waarbij gaten in de wolken worden geschoten om de weg vrij te maken voor informatie die via laser van een satelliet wordt verzonden.

De wolken doorboren

Lasers met ultrakorte golflengten kunnen tienduizend keer meer data vervoeren dan radiogolven, en er is geen limiet aan het aantal kanalen. Deze ultrakorte stralen kunnen echter niet door mist en wolken dringen. Bij slecht weer kunt u dus eigenlijk geen gegevens verzenden met lasers.

Om dit probleem op te lossen, ontwikkelen onderzoekers nu meer grondstations die lasersignalen in verschillende regio's kunnen ontvangen. Het doel is om de zender(s) te selecteren waarop de satelliet(en) mikken op basis van het weer.

Dit soort oplossingen bestaat al, maar het verzenden van gegevens is nog steeds afhankelijk van weersomstandigheden. Het verandert ook de configuratie van satelliet(en) - een serieus probleem dat stroomopwaarts van de communicatie moet worden verwerkt.

Voorlopig is de enige effectieve oplossing om een ​​gat door de wolken te maken om de laserstraal die informatie draagt, uit te zenden. In deze studie hebben auteurs iets soortgelijks gedaan:ze hebben een ultrakorte laser met hoge intensiteit gebouwd die de lucht verwarmt tot meer dan 1750 Kelvin en een schokgolf genereert om de waterdruppels radiaal uit de straal te verdrijven vanuit de lucht die het veegt. Hierdoor ontstaat een gat van enkele centimeters over de volledige dikte van de wolk.

Referentie: arXiv:1810.09800 | Universiteit van Genève

Ze gebruikten dezelfde lasertechnologie die in 2018 de Nobelprijs voor de natuurkunde (optisch pincet) heeft gekregen. U hoeft alleen de straal in de cloud te houden en deze zal telecomgegevens met hoge bitsnelheid vervoeren, aangezien de frequentie in het kilohertz-bereik ligt.

Tegoed: UNIGE/Xavier Ravinet

Volgens de onderzoekers is dit de eerste actieve methode die een optische link opent door wolken en mist. De laser met hoog piekvermogen produceert een lokaal wolkenloos pad met verminderde Mie-verstrooiing voor de tweede, gemoduleerde straal. Ze beweerden ook dat hun technologie geen negatieve invloed heeft op de atmosfeer.

Hoe lang duurt het om dit te implementeren?

Onderzoekers testen momenteel de lasers op kunstmatige wolken die slechts 50 centimeter dik zijn, maar 10.000 keer dichter zijn dan atmosferische wolken. De lasers werken geweldig in deze opstelling, zelfs als de wolk in beweging is.

Lezen:DARPA zal laserlichtbron gebruiken om kleine vliegtuigen on the fly aan te drijven

In de volgende testfase zullen ze gebruik maken van dikkere mist en wolken (tot 1.000 meter dik) met verschillende dichtheden en hoogtes. Het is een cruciale stap in de richting van commerciële lasersatellietcommunicatie en onderzoekers denken dat de technologie tegen 2025 wereldwijd zal worden geïmplementeerd.