We leven in een tijdperk van langeafstandsinformatie die wordt uitgezonden door ondergrondse optische vezels of door radiosatellieten. Maar de doorvoer is tegenwoordig zo groot dat radiofrequentie op zich niet meer voldoende is. Onderzoek richt zich op het gebruik van lasers die, hoewel technisch complex, hebben verschillende voordelen, vooral als het om veiligheid gaat. Echter, deze nieuwe technologie, momenteel in de testfase, geconfronteerd met een groot probleem:wolken. Door hun dichtheid, wolken stoppen de laserstralen en verstoren de informatieoverdracht. Onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE), Zwitserland, hebben een ultrahete laser bedacht die een tijdelijk gat in de wolk creëert, die de laserstraal met de informatie doorlaat. Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in het tijdschrift optiek .

Hoewel satellietradiocommunicatie krachtig is, het kan de dagelijkse vraag naar de informatiestroom niet meer aan. De lange golflengten beperken de hoeveelheid verzonden informatie, terwijl de beschikbare frequentiebanden schaars en steeds duurder worden. Verder, het gemak waarmee radiofrequenties kunnen worden opgevangen zorgt voor steeds acutere veiligheidsproblemen, daarom wendt het onderzoek zich tot lasers. "Het is een nieuwe technologie die veelbelovend is, " zegt Jean-Pierre Wolf, professor in de sectie Natuurkunde aan de Faculteit Wetenschappen van UNIGE. "De zeer korte golflengten kunnen 10, 000 keer meer informatie dan radiofrequentie, en er zijn geen grenzen aan het aantal kanalen. Lasers kunnen ook worden gebruikt om op één persoon te richten, wat betekent dat het een zeer veilige vorm van communicatie is."

Maar er is een probleem:de laserstralen kunnen niet door wolken en mist heen. Dus als het slecht weer is, het is onmogelijk om informatie te verzenden met behulp van lasers.

Een cloud-piercing laser

Om deze moeilijkheid tegen te gaan, onderzoekers bouwen in verschillende delen van de wereld grondstations die lasersignalen kunnen ontvangen. Het idee is om het station te kiezen waarop de satelliet zich richt op basis van het weer. Hoewel deze oplossing al operationeel is, het is nog steeds afhankelijk van de weersomstandigheden. Het veroorzaakt ook bepaalde problemen met betrekking tot de instellingen op de satelliet, die vóór de communicatie moeten worden verwerkt, zonder enige zekerheid dat er op het afgesproken tijdstip geen bewolking zal zijn.

"We willen het probleem omzeilen door een gat direct door de wolken te maken, zodat de laserstraal er doorheen kan. " legt professor Wolf uit. Zijn team heeft een laser ontwikkeld die de lucht over 1 500 graden Celsius en produceert een schokgolf om de zwevende waterdruppels zijwaarts te verdrijven. Hierdoor ontstaat een gat van enkele centimeters breed over de gehele dikte van de wolk. De ontdekking van deze ultrakrachtige lasers is zojuist bekroond met de Nobelprijs voor de Natuurkunde 2018. "Het enige wat je dan hoeft te doen is de laserstraal op de wolk te houden en tegelijkertijd de laser te sturen die de informatie bevat, " zegt Guillaume Schimmel, een onderzoeker in het team onder leiding van Wolf. "Het glijdt dan door de cloud in het gat en zorgt ervoor dat de gegevens kunnen worden overgedragen."

Deze "laserreiniger" wordt momenteel getest op kunstmatige wolken van 50 cm dik maar die 10, 000 keer meer water per cm ³ dan een natuurlijke wolk - en het werkt, zelfs als de wolk beweegt. "Onze experimenten betekenen dat we een dekking kunnen testen die vergelijkbaar is met natuurlijke wolken. Nu, het gaat erom het te doen op dikkere wolken tot een kilometer dik, " zegt Wolfs.

"Het gaat ook om het testen van verschillende soorten wolken in termen van hun dichtheid en hoogte, ’, vult Schimmel aan.

Deze nieuwe technologie is een belangrijke stap in de richting van het commerciële gebruik van satellietlasercommunicatie. "We hebben het over een mogelijke wereldwijde implementatie tegen 2025, en ons idee is om klaar te zijn en om landen die bewolkt zijn toe te staan ​​deze technologie te hebben, ’ zegt professor Wolf.