Передача данных из космоса на Землю с помощью лазерных нитей

Можно ли использовать свет для передачи информации между спутниками и Землей? Атмосферный водяной пар рассеивает и поглощает световую энергию, но преодолевает это препятствие, и свет будет нести гораздо больше информации и перемещать ее быстрее, чем радиоволны, на которые мы в настоящее время полагаемся. Новый исследовательский проект, поддерживаемый Национальным агентством геопространственной разведки, предлагает использовать свойства самого света, чтобы проложить путь для данных через облака.

«Моя работа заключается в понимании составляющих света и манипулировании ими для взаимодействия с материей. В последние годы мы увидели больше достижений в использовании света для биомедицинской визуализации и квантовых вычислений, но фундаментальные свойства управления светом остались прежними, а свет ", - сказал Мусса Н'Гом, доцент кафедры физики Политехнического института Ренсселера.

Использование света для беспроводной передачи данных, известное как свободное место оптическая связь , часто используется в приложениях, требующих передвижения на короткие расстояния, например, в инфракрасных пультах дистанционного управления. Но надежность, качество и стабильность передаваемых светом данных резко падают при использовании на любом значительном расстоянии в пределах атмосферы Земли. Подобно тому, как солнечный свет согревает облака и преломляется в рассеянное свечение, данные, передаваемые вместе со светом, рассеиваются и теряются среди газов атмосферы.

В своей лаборатории Н'Гом манипулирует тремя основными компонентами света - поляризацией, которая контролирует направление электрического поля света; фаза, которая меняет способ взаимодействия света с окружающей средой; и амплитуда световых волн - для создания специального света с необычными возможностями. Он может использовать свет для изображения живой ткани, точно разрезать твердые материалы или улучшить оптическую связь.

Для отправки данных через атмосферу N'Gom использует лазер, настроенный на создание импульс света настолько коротким, интенсивным и однородным, что он создаст крошечный шар плазмы - перегретый газ, созданный взаимодействием между импульсом и водяным паром облаков - в воздухе вдоль пути света.

Плазменная сфера продолжает поглощать энергию от дополнительных импульсов, что, в свою очередь, заставляет ее перефокусировать и перенаправить встречные импульсы и создать дополнительную плазменную сферу на пути света. Затем цикл повторяется.

Этот каскадный эффект, возникающий в результате повторяющегося взаимодействия между последовательностью импульсов и плазмой, может генерировать лазерную нить длиной до 100 метров. Вдоль этой нити плазменные сферы создают акустическую волну, которая рассеивает водяной пар вокруг себя. А в прозрачном туннеле, который образуется вокруг лазерной нити и ее плазменной оболочки, Н'Гом может доставить второй поток данных в форме пончика, который движется из космоса на Землю без ухудшения качества.

Каждый импульс длится всего порядка одной фемтосекунды, 10X-15 секунд, невероятно короткое время, за которое свет проходит около 6 микрон, или ширины с человеческий волос.

«В этот очень, очень короткий период времени я могу очень быстро и сразу доставить много энергии», - сказал Н'Гом. «И это разрушает атмосферу. Оно очень краткое, но оно такое сильное и сосредоточенное в одной точке, и у вас будет целая его линия, создающая дыру в облаках, которую мы можем использовать для отправки информации».

Хотя каждый импульс состоит из свет в видимый спектр - с длинами волн от 400 до 800 нанометров - и накапливают огромное количество энергии в течение своей продолжительности, они настолько короткие, что система не будет видна и не нанесет вреда жизни или окружающей среде.

Проект «Оптическая связь в свободном пространстве через динамические носители» поддерживается трехлетним грантом в размере 600000 долларов США.

Назад

Admin

Все о космосе

Похожие новости

Независимый обзор показывает, что НАСА подготовлено к кампании по возврату образцов с Марса

Как будет работать маршрутизация пакетов Starlink?

20-я Международная космическая станция дает надежду и шаблон для будущего сотрудничества

Лед на комете, которому 45 миллиарда лет, «более пушистый, чем пена для капучино»

Tupperware стреляет по звездам с помощью устройства, предназначенного для выращивания овощей в космосе

Имя:*

E-Mail:

Отправить