Lotem szybciej
Światłowody i minilasery wewnątrz komputera mają spore możliwości, ale to jedynie ułamek prawdziwego potencjału, który drzemie w skondensowanych wiązkach światła. Wspomniane wcześniej przewody wypełnione powietrzem umożliwiają rozwijanie niesamowitych prędkości transmisji – a co stałoby się, gdyby wysłać taki sygnał bez wykorzystania kabla?
Niestety nie jest to takie proste. W atmosferze wiązka lasera łatwo ulega rozproszeniu, nawet jeśli po drodze nie napotka przeszkody w postaci ciała stałego. Nie zniechęca to jednak naukowców na całym świecie i próby wykorzystania laserów w bezprzewodowej komunikacji na duże odległości coraz częściej kończą się powodzeniem. Tak było w doświadczeniu przeprowadzonym przez zespół z Uniwersytetu w Maryland. Badacze otoczyli główną wiązkę zawierającą informację czterema innymi wiązkami. Te działały jak ekran odbijający rozpraszające się światło i utrzymujący transmisję „w całości”. Duże nadzieje wiąże się również z laserami impulsowymi: zapewniają mniejszą przepustowość, ale nadają sygnał o większej mocy. Mogą posłużyć jako skuteczny sposób komunikacji między mniej oddalonymi punktami, na przykład na polu bitwy.
W kategorii połączeń bezprzewodowych nie brakuje zresztą spektakularnych sukcesów. Pierwszy działający węzeł komunikacyjny między Ziemią a orbitą powstał 30 stycznia 2016 roku. Łączy satelitę Eutelsat 9B z centralą i zapewnia przepustowość 1,8 gigabita na sekundę. To wielki skok w porównaniu z połączeniami radiowymi, osiągającymi zaledwie paręset megabitów na sekundę. Twórcy systemu SpaceDataHighway, w którego skład wchodzi Eutelsat, już tworzą całą sieć podobnych satelitów mogących komunikować się między sobą i ze znajdującymi się poniżej samolotami, dronami czy odbiornikami naziemnymi. Dodatkową zaletą wykorzystania laserów jest bezpieczeństwo – transmisja jest praktycznie niemożliwa do podsłuchania.
Tematem interesuje się również NASA, która prowadzi podobne eksperymenty wraz z Laboratorium im. Lincolna przy Massachusetts Institute of Technology (MIT). Udało się znacznie usprawnić przesył danych, osiągając prędkość gigabajta na sekundę pomiędzy orbiterem krążącym dookoła Księżyca i stacją na Ziemi. W praktyce oznacza to, że przesłany stamtąd film w jakości HD zamiast po trzech dniach (drogą radiową) dotrze do nas zaledwie w 5 minut. To ważne osiągnięcie, tym bardziej że już wkrótce trzeba będzie sprawnie komunikować się na znacznie większe odległości.
Z prędkością światła
Fala radiowa potrzebuje co najmniej 31 minut, by dotrzeć z okolic Marsa na Ziemię. To bardzo długo, szczególnie jeśli potrzebna jest sprawna komunikacja. Już niedługo rozpocznie się era kolonizacji kosmosu, więc opracowanie skutecznych metod przesyłania danych jest niezbędne. Pierwsze testy łączności laserowej w przestrzeni międzyplanetarnej zostaną przeprowadzone w 2020 roku w ramach misji AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) zorganizowanej przez NASA. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, z kolonistami na Marsie oraz innych planetach będziemy rozmawiali właśnie dzięki skondensowanym wiązkom światła.
Największym problemem, z którym borykają się obecnie naukowcy, jest skonstruowanie lasera na tyle precyzyjnego, by jego wiązka nie ulegała rozproszeniu. W kosmicznej próżni jest to oczywiście łatwiejsze – nie ma tam atmosfery, więc światło biegnie praktycznie cały czas w określonym kierunku. Barierą jest konstrukcja samego urządzenia i jego optyki. Najbardziej precyzyjny laser, który dotychczas skonstruowano, ma pasmo przewodzenia o szerokości jedynie 10 miliherców i utrzymuje „ostrą” wiązkę przez 11 sekund. Wydawałoby się, że to niewiele, ale w tym czasie światło przebywa aż 3,3 miliona kilometrów, czyli dziesięciokrotność dystansu między Ziemią a Księżycem! Wynik jest imponujący, ale wciąż niewystarczający: w najbardziej korzystnym położeniu Mars jest od nas oddalony o 56 milionów kilometrów.
Na powyższych przykładach widać doskonale, że technologia komunikacji laserowej stanowi obowiązkowy krok naprzód – nie tylko ze względu na rosnące potrzeby użytkowników internetu, ale i wobec rozwoju całej cywilizacji. Nic zatem dziwnego, że według analiz finansowych MarketsandMarkets Research globalny rynek technologii laserowych w roku 2022 będzie wart prawie 15,5 miliarda dolarów z największym wzrostem właśnie w sektorze komunikacji optycznej.
