Créer un trou temporaire dans le cloud pour booster la communication par satellite

• Les chercheurs veulent creuser des trous dans les nuages ​​pour transmettre des informations à des débits élevés.
• Pour ce faire, ils utiliseront des filaments laser ultracourts de haute intensité.
• La technologie ne laisse aucun impact négatif sur l'atmosphère.

Les informations à longue portée d'aujourd'hui sont transmises par ondes radio (via des satellites) ou par fibre optique souterraine. Cependant, le flux d'informations augmente considérablement chaque année et il ne sera bientôt plus possible de répondre à la demande quotidienne en transmettant des données uniquement par ondes radio.

Étant donné que les ondes radio ont des longueurs d'onde plus longues (par rapport au laser), elles limitent la quantité de données à transférer. De plus, ses bandes de fréquences disponibles sont limitées et de plus en plus chères.

C'est pourquoi les chercheurs se tournent désormais vers les techniques laser, bien plus complexes que les radiofréquences mais présentant de nombreux avantages en termes de sécurité. À l'heure actuelle, les barrières atmosphériques sont l'un des problèmes majeurs pour les communications optiques en espace libre (FSO).

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Genève, en Suisse, ont mis au point une technique qui consiste à percer des trous dans les nuages ​​pour ouvrir la voie à des informations transmises par laser à partir d'un satellite.

Percer les nuages

Les lasers à longueurs d'onde ultracourtes peuvent transporter dix mille fois plus de données que les ondes radio, et il n'y a pas de limite au nombre de canaux. Cependant, ces faisceaux ultracourts ne peuvent pas pénétrer le brouillard et les nuages. Ainsi, par mauvais temps, vous ne pouvez pas réellement transmettre de données avec des lasers.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs développent désormais davantage de stations au sol pouvant recevoir des signaux laser dans différentes régions. L'objectif est de sélectionner la ou les stations ciblées par satellite(s) en fonction de la météo.

Ce type de solutions existe déjà, mais la transmission des données dépend encore des situations météorologiques. De plus, cela modifie la configuration du ou des satellites – un problème grave qui doit être traité en amont de la communication.

Pour l'instant, la seule solution efficace est de créer un trou à travers les nuages ​​pour transmettre le faisceau laser qui véhicule l'information. Dans cette étude, les auteurs ont fait quelque chose de similaire :ils ont construit un laser ultracourt à haute intensité qui chauffe l'air à plus de 1750 Kelvin et génère une onde de choc pour expulser radialement les gouttelettes d'eau du faisceau de l'air qu'il balaie. Cela produit un trou de plusieurs centimètres de large sur toute l'épaisseur du nuage.

Référence : arXiv:1810.09800 | Université de Genève

Ils ont utilisé la même technologie laser qui a reçu le prix Nobel de physique 2018 (pince à épiler optique). Il vous suffit de garder le faisceau sur le cloud et il transportera des données de télécommunications à haut débit, car sa fréquence se situe dans la plage des kilohertz.

Crédit : UNIGE/Xavier Ravinet

Selon les chercheurs, il s'agit de la première méthode active qui ouvre un lien optique à travers les nuages ​​et les brouillards. Le laser à haute puissance de crête produit une voie locale sans nuage avec une diffusion Mie réduite pour le deuxième faisceau modulé. Ils ont également affirmé que leur technologie ne laissait aucun impact négatif sur l'atmosphère.

Combien de temps faut-il pour mettre cela en œuvre ?

Les chercheurs testent actuellement les lasers sur des nuages ​​artificiels qui n'ont qu'une épaisseur de 50 centimètres mais qui sont 10 000 fois plus denses que les nuages ​​atmosphériques. Les lasers fonctionnent très bien dans cette configuration, même lorsque le nuage est en mouvement.

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Dans la prochaine phase de test, ils utiliseront un brouillard et des nuages ​​plus épais (jusqu'à 1 000 mètres d'épaisseur) avec des densités et des altitudes différentes. C'est une étape cruciale vers la communication commerciale par satellite laser, et les chercheurs pensent que la technologie sera mise en œuvre à l'échelle mondiale d'ici 2025.