Criando um buraco temporário na nuvem para impulsionar a comunicação via satélite

• Os pesquisadores querem abrir buracos nas nuvens para transmitir informações em altas taxas.
• Para fazer isso, eles usarão filamentos de laser ultracurtos de alta intensidade.
• A tecnologia não deixa nenhum impacto negativo na atmosfera.

As informações de longo alcance de hoje são transmitidas por ondas de rádio (via satélites) ou fibra óptica subterrânea. No entanto, o fluxo de informações está aumentando significativamente a cada ano e em breve não será possível atender a demanda diária transmitindo dados apenas por ondas de rádio.

Como as ondas de rádio têm comprimentos de onda mais longos (em comparação com o laser), elas restringem a quantidade de dados a serem transferidos. Além disso, suas bandas de frequência disponíveis são limitadas e progressivamente caras.

É por isso que os pesquisadores agora estão mudando seu foco para as técnicas de laser, que são muito mais complexas do que as frequências de rádio, mas têm inúmeras vantagens em termos de segurança. Atualmente, as barreiras atmosféricas são um dos principais problemas para as comunicações ópticas no espaço livre (FSO).

Agora, pesquisadores da Universidade de Genebra, na Suíça, desenvolveram uma técnica que envolve fazer buracos nas nuvens para abrir caminho para as informações transmitidas por meio de laser de um satélite.

Perfurando as nuvens

Lasers com comprimentos de onda ultracurtos podem transportar dez mil vezes mais dados do que ondas de rádio, e não há limite para o número de canais. No entanto, esses feixes ultracurtos não podem penetrar nevoeiro e nuvens. Assim, com mau tempo, você não pode realmente transmitir quaisquer dados com lasers.

Para resolver esse problema, os pesquisadores estão desenvolvendo mais estações terrestres que podem receber sinais de laser em diferentes regiões. O objetivo é selecionar a (s) estação (ões) visada (s) pelo (s) satélite (s) de acordo com o clima.

Esse tipo de solução já existe, mas a transmissão de dados ainda depende das situações climáticas. Além disso, ele muda a configuração do (s) satélite (s) - um problema sério que deve ser processado antes da comunicação.

Por enquanto, a única solução eficaz é criar um buraco nas nuvens para transmitir o feixe de laser que carrega as informações. Neste estudo, os autores fizeram algo semelhante:eles construíram um laser ultracurto de alta intensidade que aquece o ar a mais de 1.750 Kelvin e gera uma onda de choque para expelir radialmente as gotículas de água do feixe do ar que varre. Isso produz um orifício de vários centímetros de largura sobre a espessura total da nuvem.

Referência:arXiv:1810.09800 | Universidade de Genebra

Eles usaram a mesma tecnologia de laser que recebeu o Prêmio Nobel de Física de 2018 (pinças ópticas). Você só precisa manter o feixe na nuvem e ele carregará dados de telecomunicações de alta taxa de bits, já que sua frequência está na faixa de quilohertz.

Crédito:UNIGE / Xavier Ravinet

Segundo os pesquisadores, esse é o primeiro método ativo que abre um link óptico por meio de nuvens e neblinas. O laser de alta potência de pico produz um caminho local sem nuvens com dispersão de Mie diminuída para o segundo feixe modulado. Eles também alegaram que sua tecnologia não deixa nenhum impacto negativo na atmosfera.

Quanto tempo leva para implementar isso?

Os pesquisadores estão testando os lasers em nuvens artificiais que têm uma espessura de apenas 50 centímetros, mas são 10.000 vezes mais densas do que as nuvens atmosféricas. Os lasers funcionam muito bem nesta configuração, mesmo quando a nuvem está se movendo.

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Na próxima fase de testes, eles usarão neblina e nuvens mais espessas (até 1.000 metros de espessura) com densidades e altitudes diferentes. É um passo crucial para a comunicação comercial por satélite a laser, e os pesquisadores acreditam que a tecnologia será implementada globalmente até 2025.