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  V Wayne County se otevře půl tuctu nových očkovacích klinik

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  Starověká Země byla ve skutečnosti klidným vodním světem, potvrzují nové důkazy

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 *