Nový inovativní laserový systém prořízne zemskou atmosféru, jako by to nic nebylo

Pro umělce a romantiky jsou blikající hvězdy vizuální poezií. Tanec vzdáleného světla, jak se otáčí a ohýbá přes bouřlivý oceán vzduchu nad našimi hlavami.

Ne každý je tak fascinován našimi atmosférickými zkresleními. Pro mnoho vědců a inženýrů by bylo velké množství výzkumu a komunikace ze Země na satelit mnohem snazší, kdyby nebyl vzduch.

Ztráta bubliny ochranného plynu na naší planetě není zcela běžnou možností. Australští a francouzští vědci se však spojili, aby navrhli další nejlepší věc – systém, který směruje světlo bouřkovými proudy vlnitého vzduchu pohybem zrcadla.

Výsledkem je laserový spoj, který je schopen udržet stabilitu v atmosféře s bezprecedentní stabilitou.

Zatímco astronomové mají v rukávu několik triků, jak to napravit Atmosférické zkreslení Pro přicházející světlo bylo obtížné poslat koherentní paprsek fotonů ze země do vzdáleného přijímače tak, aby zůstaly pohromadě a na bodu.

Udržování přenosu na cílovém a koherentním – s jejich fázemi, které zůstávají přesné – napříč stovkami kilometrů odklonu vzduchu nám umožní propojit vysoce přesné měřicí přístroje a komunikační systémy.

Družice mohou vyhledávat materiály nebo hodnotit hladinu vody se zvýšenou přesností. Vysokorychlostní přenos dat může vyžadovat méně energie a obsahovat více informací.

Vedoucí autor Ben Dicks Matthews, elektrotechnik z Mezinárodního centra pro výzkum radioastronomie v Austrálii, vysvětlil technologii pro ScienceAlert.

„Aktivní terminál používá hlavně malou čtyřpixelovou kameru, která měří boční pohyb přijímaného paprsku,“ říká Dix-Matthews.

„Toto měření polohy se poté používá k efektivnímu ovládání řiditelného zrcadla, které udržuje přijímaný paprsek ve středu a eliminuje boční pohyb způsobený atmosférou.“

Ve skutečnosti lze tento systém použít ke kompenzaci kroutících účinků pohybujícího se vzduchu ve třech rozměrech – nejen nahoru a dolů, nebo doleva a doprava, ale podél dráhy paprsku, při zachování spojení na střed a jeho fází v pořádku.

READ  Spojené arabské emiráty doufají, že sonda Mars vstoupí na oběžnou dráhu a zapíše se do historie

Dosud byl testován pouze na relativně krátké vzdálenosti 265 metrů (asi 870 stop). Mezi vysílačem a přijímačem bylo vedeno asi 715 metrů (necelého půl míle) podzemního optického kabelu, který nesl paprsek pro srovnání.

Výsledky byly natolik stabilní, že je bylo možné použít k propojení typů optických atomových hodin používaných k testování základní fyziky, jako jsou Einsteinovy ​​teorie relativity.

Je-li důkaz správnosti konceptu, není důvod se domnívat, že podobný přístup jednoho dne nikdy nebude mířit do nebe a dále. I když existují určité překážky, které je třeba nejprve překonat.

„Během tohoto experimentu jsme museli počáteční zarovnání provést ručně pomocí viditelného ukazovacího laseru zarovnaného se stabilním infračerveným paprskem,“ řekl Dix-Matthews pro ScienceAlert.

„Při vytváření vazeb mezi optickými atomovými hodinami by bylo hezké mít způsob, jak toto hrubé vyrovnání snáze provést.“

Naštěstí francouzští spolupracovníci spolupracují s Dix-Matthews na zařízení, které urychlí hrubý počáteční proces zarovnání a slibuje druhou generaci technologie laserového propojení, která takové nastavení nebude vyžadovat.

Tým také zjistil, že změny teploty v zařízení ovlivnily fázovou stabilitu a omezily dobu trvání signálu na přibližně 100 sekund. Tato překážka se také zaměří na budoucí vylepšení.

Možná nebudeme muset dlouho čekat. Vědci již dosahují pokroku s upgradem svých systémů.

„Začínáme používat vysoce výkonný laserový zesilovač, který by nám měl pomoci vyrovnat se s většími energetickými ztrátami očekávanými na delší vzdálenosti, jako je vesmír,“ říká Dix-Matthews.

„Také jsme úplně přestavěli náš aktivní terminál, aby byl citlivější na přijímané nízké energie a aby byl efektivnější při rušení pohybu přijímaného paprsku.“

Jelikož se orbitální technologie rychle stává hlavním zaměřením mnoha poskytovatelů dat a je pravděpodobné, že naplní naši oblohu satelity, inovace, díky nimž se spojovací komunikační systémy v naší atmosféře stanou ještě náročnějšími.

READ  V bloku bylo hlášeno 3 987 nových případů COVID-19, dalších 78 úmrtí.

Jakkoli je naše atmosféra užitečná, aby nás všechny udržel naživu, určitě existují určité nevýhody, které lze pohřbít pod přikrývkou teplého plynu.

Tento výzkum byl publikován v Příroda komunikace.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *