Современный глобальный интернет зависит от сложной и дорогостоящей сети подводных кабелей, проложенных по дну океанов. Их прокладка и обслуживание требуют колоссальных инвестиций. Однако на горизонте появилась альтернатива, способная кардинально изменить ситуацию. Международная группа ученых совершила технологический прорыв, успешно продемонстрировав передачу данных с помощью лазера через спутниковый канал. Эта инновация открывает путь к созданию более доступной и высокоскоростной инфраструктуры связи.
Прорыв стал результатом совместной работы экспертов из Thales Alenia Space (специализация — лазерное наведение), французского авиационного исследовательского института ONERA и исследовательской группы ETH Zurich из Швейцарии под руководством профессора Юрга Лойтхольда.
В ходе эксперимента ученые установили оптическую связь между двумя удаленными точками в Швейцарии: вершиной горы Юнгфрау и городом Берн, разделенными расстоянием в 53 километра. Хотя в этом тесте лазерный луч не передавался напрямую со спутника на орбите, цель состояла в отработке технологии для именно такого сценария. Результаты этого важного этапа были опубликованы в авторитетном журнале Nature.
От микроволн к свету: революция в спектре
Традиционная спутниковая связь с наземными станциями использует радиоволны, в частности микроволновый диапазон с длиной волны в несколько сантиметров. Этот подход близок к исчерпанию своего потенциала по пропускной способности. Новая лазерная технология работает в оптическом диапазоне, используя волны, которые в 10 000 раз короче. Это фундаментальное отличие позволяет «упаковывать» в единицу времени на несколько порядков больше информации, обеспечивая беспрецедентную скорость передачи данных.
Значимость достижения подчеркнул руководитель проекта, профессор Юрг Лойтхольд, представивший результаты на Европейской конференции по оптическим коммуникациям (ECOC).
Обратите внимание: Бывший босс Google: «Через десять лет в мире будет два интернета».
Он отметил: «Наша система — это значительный шаг вперед. До сих пор существовал компромисс: либо дальняя связь с пропускной способностью в несколько гигабит, либо связь на несколько метров с высокой скоростью с помощью лазеров в свободном пространстве. Мы стремимся объединить дальность и высокую скорость».Ключевым элементом системы стали крупногабаритные телескопы, специально предназначенные для передачи и приема лазерных сигналов. Основная инженерная задача — правильно расширить лазерный луч, направленный с одного телескопа на другой, чтобы сохранить мощность сигнала на большом расстоянии и обеспечить стабильный прием данных.
Сквозь турбулентность: как добиться стабильности сигнала
Исследователи сосредоточились на максимизации скорости передачи путем сложной модуляции световой волны, регулируя как ее амплитуду, так и фазовый угол. Это позволяет кодировать максимальное количество бит информации в каждом импульсе света.
Однако главным вызовом является атмосферная турбулентность, которая искажает и ослабляет лазерный луч, вызывая ошибки при приеме. Для борьбы с этим эффектом в системе была задействована специальная микросхема MEMS (микроэлектромеханическая система), разработанная партнерами из ONERA. Этот чип в реальном времени корректирует искажения, значительно улучшая качество и надежность сигнала.
Благодаря такому сочетанию передовой модуляции и адаптивной коррекции, система демонстрирует высокую скорость передачи данных даже в сложных погодных условиях и при относительно низкой мощности лазера. Технология доказала свою устойчивость и готовность к работе в реальной среде.
Важно отметить, что теоретический потенциал системы огромен — она может быть масштабирована до скоростей порядка 40 терабайт в секунду. Однако на текущем этапе команда сосредоточена не на рекордах, а на дальнейшем совершенствовании надежности и эффективности уже существующей платформы, готовя ее к коммерческому внедрению.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: В настоящее время инфраструктура Интернета опирается на дорогостоящие подводные кабели, соединяющие континенты, что требует значительных затрат.