위성 통신을 향상하기 위해 클라우드에 임시 구멍 만들기

• 연구원들은 정보를 고속으로 전송하기 위해 구름에 구멍을 뚫기를 원합니다.
• 이렇게 하기 위해 그들은 초단파 고강도 레이저 필라멘트를 사용할 것입니다.
• 이 기술은 대기에 부정적인 영향을 주지 않습니다.

오늘날의 장거리 정보는 전파(위성 경유)나 지하 광섬유를 통해 전송됩니다. 그러나 정보의 흐름은 매년 크게 증가하고 있으며 곧 전파로만 데이터를 전송하여 일상적인 수요를 충족시키는 것이 불가능할 것입니다.

전파는 레이저에 비해 파장이 더 길기 때문에 전송할 데이터의 양이 제한됩니다. 또한 사용 가능한 주파수 대역이 제한적이며 점진적으로 비쌉니다.

그렇기 때문에 연구원들은 이제 무선 주파수보다 훨씬 복잡하지만 보안 측면에서 많은 이점이 있는 레이저 기술에 중점을 두고 있습니다. 현재 대기 장벽은 자유 공간 광통신(FSO)의 주요 문제 중 하나입니다.

이제 스위스 제네바 대학(University of Geneva)의 연구원들이 인공위성에서 레이저를 통해 전송되는 정보를 위한 길을 열기 위해 구름에 구멍을 뚫는 기술을 고안했습니다.

구름 꿰뚫기

초단파장의 레이저는 전파보다 1만 배 많은 데이터를 전달할 수 있으며 채널 수에는 제한이 없습니다. 그러나 이러한 초단빔은 안개와 구름을 통과할 수 없습니다. 따라서 악천후에서는 실제로 레이저로 데이터를 전송할 수 없습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구자들은 현재 다른 지역에서 레이저 신호를 수신할 수 있는 더 많은 지상국을 개발하고 있습니다. 목표는 날씨에 따라 위성이 목표로 하는 스테이션을 선택하는 것입니다.

이러한 유형의 솔루션은 이미 존재하지만 데이터 전송은 여전히 ​​날씨 상황에 따라 다릅니다. 또한 위성의 구성을 변경합니다. 이는 통신의 업스트림에서 처리되어야 하는 심각한 문제입니다.

현재로서는 유일한 효과적인 솔루션은 정보를 전달하는 레이저 빔을 전송하기 위해 구름을 통해 구멍을 만드는 것입니다. 이 연구에서 저자들은 유사한 작업을 수행했습니다. 그들은 공기를 1750Kelvin 이상으로 가열하고 충격파를 생성하여 빔이 휩쓸고 있는 공기에서 빔에서 물방울을 방사상으로 방출하는 초단파 고강도 레이저를 구축했습니다. 이것은 구름의 전체 두께에 걸쳐 몇 센티미터 너비의 구멍을 만듭니다.

참조:arXiv:1810.09800 | 제네바 대학교

그들은 2018년 노벨 물리학상을 수상한 동일한 레이저 기술(광집게)을 사용했습니다. 클라우드에 빔을 유지하기만 하면 주파수가 킬로헤르츠 범위에 있기 때문에 높은 비트 전송률의 통신 데이터를 전송합니다.

제공:UNIGE/Xavier Ravinet

연구원들에 따르면 이것은 구름과 안개를 통해 광학 링크를 여는 최초의 능동 방식입니다. 높은 피크 파워 레이저는 두 번째 변조된 빔에 대해 감소된 Mie 산란과 함께 국소 구름 없는 경로를 생성합니다. 그들은 또한 그들의 기술이 대기에 부정적인 영향을 미치지 않는다고 주장했습니다.

이를 구현하는 데 얼마나 걸립니까?

연구원들은 현재 두께가 50센티미터에 불과하지만 대기 구름보다 10,000배 더 밀도가 높은 인공 구름에서 레이저를 테스트하고 있습니다. 이 설정에서는 구름이 움직이는 경우에도 레이저가 훌륭하게 작동합니다.

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다음 테스트 단계에서는 밀도와 고도가 다른 더 두꺼운 안개와 구름(최대 1,000미터 두께)을 사용할 것입니다. 이는 상업용 레이저 위성 통신을 향한 중요한 단계이며 연구원들은 이 기술이 2025년까지 전 세계적으로 구현될 것이라고 믿습니다.