Sprænge skyerne for bedre kommunikation

Vi lever i en tid med langtrækkende information, der transmitteres enten af ​​underjordisk optisk fiber eller via radiosatellitter. Men gennemstrømningen i dag er så stor, at radiofrekvens ikke længere er nok i sig selv. Forskning vender sig mod brugen af ​​lasere, som, selvom det er teknisk komplekst, har flere fordele, især når det kommer til sikkerhed. Imidlertid, denne nye teknologi, i øjeblikket i testfasen, står over for et stort problem:skyer. På grund af deres tæthed, skyer stopper laserstrålerne og forvansker overførslen af ​​information. Forskere ved University of Geneva (UNIGE), Schweiz, har udtænkt en ultra-varm laser, der skaber et midlertidigt hul i skyen, som lader laserstrålen indeholdende informationen passere igennem. De har offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Optica .

Selvom satellitradiokommunikation er kraftfuld, den kan ikke længere følge med den daglige efterspørgsel efter informationsstrømmen. Dens lange bølgelængder begrænser mængden af ​​transmitteret information, mens de tilgængelige frekvensbånd er knappe og stadig dyrere. Desuden, den lethed, hvormed radiofrekvenser kan optages, udgør stadig mere akutte sikkerhedsproblemer, derfor vender forskning sig til lasere. "Det er en ny teknologi, der er fuld af løfter, "siger Jean-Pierre Wolf, professor i Fysiksektionen ved UNIGEs Naturvidenskabelige Fakultet. "De meget korte bølgelængder kan bære 10, 000 gange flere oplysninger end radiofrekvens, og der er ingen grænser for antallet af kanaler. Lasere kan også bruges til at målrette mod en enkelt person, hvilket betyder, at det er en meget sikker kommunikationsform."

Men der er et problem:laserstrålerne kan ikke trænge igennem skyer og tåge. Så hvis vejret er dårligt, det er umuligt at overføre oplysninger ved hjælp af lasere.

En sky-piercing laser

For at imødegå denne vanskelighed, forskere bygger grundstationer i forskellige dele af verden, der er i stand til at modtage lasersignaler. Ideen er at vælge den station, som satellitten målretter efter vejret. Selvom denne løsning allerede er operationel, det er stadig afhængigt af vejrforholdene. Det skaber også visse problemer med indstillingerne på satellitten, som skal behandles opstrøms for kommunikationen, uden nogen garanti for, at der ikke vil være skydække på det aftalte tidspunkt.

"Vi vil omgå problemet ved at lave et hul direkte gennem skyerne, så laserstrålen kan passere igennem, "forklarer professor Wolf. Hans team har udviklet en laser, der opvarmer luften over 1, 500 grader Celsius og producerer en chokbølge for at udvise de suspenderede vanddråber sidelæns. Dette skaber et hul et par centimeter bredt over hele skyens tykkelse. Opdagelsen af ​​disse ultrakraftige lasere er netop blevet tildelt Nobelprisen i fysik i 2018. "Alt du skal gøre er at beholde laserstrålen på skyen og sende laseren, der indeholder informationerne på samme tid, "siger Guillaume Schimmel, en forsker i teamet ledet af Wolf. "Det glider derefter ind i hullet gennem skyen og gør det muligt at overføre dataene."

Denne "laserrens" bliver i øjeblikket testet på kunstige skyer, der er 50 cm tykke, men som indeholder 10, 000 gange mere vand pr. cm ³ end en naturlig sky - og den virker, selvom skyen bevæger sig. "Vores eksperimenter betyder, at vi kan teste en opacitet, der ligner naturlige skyer. Nu, det kommer til at handle om at gøre det på tykkere skyer op til en kilometer tykke, «siger Wolf.

"Det handler også om at teste forskellige typer skyer i forhold til deres tæthed og højde, "tilføjer Schimmel.

Denne nye teknologi repræsenterer et vigtigt skridt i retning af kommerciel brug af satellitlaserkommunikation. "Vi taler om mulig global implementering inden 2025, og vores idé er at være klar og tillade lande, der er overskyet, at have denne teknologi, " siger professor Wolf.