Новый космический Wi-Fi: в России создали технологию сверхбыстрой межспутниковой связи
В перспективе новая разработка сможет применяться не только на околопланетной орбите, но и в атмосфере. Это перевернет всю телеком-индустрию.
Решение фундаментальной проблемы
Как известно, одной из главных проблем межспутниковой связи в космосе является довольно сильно ограниченная скорость передачи данных. Сейчас космические аппараты обмениваются информацией между собой с помощью лазерных лучей. До недавнего времени скорость передачи данных не могла превышать 20 Гбит/с.. Казалось бы, это довольно много. Да! Но только если не знать, что оптоволоконные линии уже обеспечивают скорость до 100 Тбит/с.
На днях стало известно, что ученые из университета ИТМО сделали важный шаг в разрешении проблемы. Они научились создавать набор вихревых пучков лазера, где каждый пучок работает как отдельный канал передачи информации. Этот метод выводит космическую связь на принципиально новый качественный уровень.
Вихревые световые лучи с проекцией углового момента могут быть созданы с помощью технологии, известной как световая «орбитальная гребенка». Эта методика позволяет одновременно формировать множество пучков, передающих данные. Однако для создания самой «орбитальной гребенки» нужно сложное оборудование, такое как специальные оптические модуляторы, метаповерхности и другие элементы оптической техники.
Проще – значит лучше
Ученые Нового физтеха ИТМО разработали более простой и надежный способ получения набора вихревых пучков с разными значениями проекций орбитального углового момента. Особенность разработки в том, что она позволяет не просто создавать «гребенку», но и позволяет ею управлять. Это дает возможность взаимодействовать с каждый отдельным оптическим пучком. В итоге так можно надежно кодировать и передавать информацию, увеличивая пропускную способность и стабильность оптических каналов связи», - говорится в сообщении вуза.
«Наш подход - это сильная нелинейность, которую мы используем в качестве оптического преобразования для записи информации. Мы преобразуем исходный вихревой пучок с помощью тонкого кристалла бета бората бария в набор вихревых состояний - "орбитальную гребенку". Первый конвертер позволяет нам регулировать, какие именно амплитуды входят в состав пучка после нелинейного кристалла. Меняя параметры исходного пучка с его помощью, мы кодируем информацию в амплитудную структуру гребенки», - говорит один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО Станислав Батурин.
Большой потенциал
Важно отметить, что у представленной технологии есть большой потенциал для дальнейшего развития. Пока она предназначена для связи спутников в космосе. Однако со временем можно найти способы для передачи данных не только в вакууме, но и в атмосфере. Соответственно, возможностей для ее практического применения станет намного больше.
«Следующим этапом станет разработка демодулятора — устройства, способного "разложить" полученный оптический сигнал на отдельные каналы по орбитальному угловому моменту. В сочетании с генератором орбитальной гребенки это позволит создать полноценную систему передачи данных», - пояснил первый автор исследования, аспирант физического факультета ИТМО Даниил Литвинов.
Вырваться из лабораторных стен
Интересно, что идея использования орбитального углового момента света для умножения каналов связи родилась ещё в 1990-х годах. Однако долгое время все наработки находились только на лабораторном уровне. Из-за сложной технической реализации технологию было невозможно вывести на коммерческий рынок.\
Однако российские ученые не сидели сложа руки. Так, еще в 2004 году специалисты МГТУ имени Баумана занимались разработкой приёмо-передающего устройства для FSO-оборудования. В 2010 году ученые Института проблем передачи информации РАН приняли участие в исследовании «Разработка оборудования нового поколения для гибридных каналов передачи мультимедийной информации на основе лазерных и радиотехнологий».
Однако специалисты университета ИТМО совершили самый настоящий прорыв. В случае успешной доводки их новой технологии изменения ждут не только телеком-отрасль внутри России. Это может произвести переворот на глобальном рынке услуг спутниковой связи. Разработка точно заинтересует множество стран. Особенно тех, где остро стоит проблема покрытия связью отдаленных районов.
Нет сомнений, что новая разработка поможет укрепить статус России, как одной из ведущих мировых держав в области спутниковой связи. Конечно, процесс займет какое-то время. Еще год или два нужно на завершение лабораторных испытаний. Потом потребуется создать опытные образцы оборудования для размещения на спутниках. Однако затем страна сделает качественный рывок вперед и превратится в одного из главных поставщиков услуг высокоскоростной спутниковой связи в мире.
