Установлен рекорд по передаче лазерного сигнала через атмосферу

Ученые из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) и Университета Западной Австралии (UWA) установили мировой рекорд по наиболее стабильной передаче лазерного сигнала через атмосферу.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, австралийские ученые объединились с исследователями из Французского национального центра космических исследований (CNES) и французской метрологической лаборатории Systèmes de Référence Temps-Espace (SYRTE) в Парижской обсерватории.

Команда специалистов  установила мировой рекорд по самой стабильной передаче лазерного сигнала, объединив австралийскую технологию стабилизации фазы с передовыми оптическими терминалами с самонаведением. Вместе эти технологии позволяли передавать лазерные сигналы из одной точки в другую без помех со стороны атмосферы.

Ведущий автор Бенджамин Дикс-Мэтьюз сказал, что этот метод эффективно устраняет атмосферную турбулентность.

«Мы можем скорректировать атмосферную турбулентность в трехмерном пространстве, то есть влево-вправо, вверх-вниз и, что особенно важно, вдоль линии полета», — сказал он. «Это как если бы движущаяся атмосфера была удалена и не существовала. Это позволяет нам посылать высокостабильные лазерные сигналы через атмосферу, сохраняя при этом качество исходного сигнала».

В результате получился самый точный в мире метод сравнения течения времени между двумя отдельными точками с использованием лазерной системы, проходящей через атмосферу.

У исследования есть интересные приложения. «Если у вас есть один из этих оптических терминалов на земле, а другой — на спутнике в космосе, вы можете начать изучение фундаментальной физики. Все, от более точной, чем когда-либо прежде проверки общей теории относительности Эйнштейна, до выяснения, меняются ли фундаментальные физические константы со временем» — говорят ученые.

Точные измерения этой технологии также находят практическое применение в науках о Земле и геофизике. Например, эта технология может улучшить спутниковые исследования изменения уровня грунтовых вод с течением времени или поиск подземных залежей руды.

Есть и другие потенциальные преимущества в оптической связи — новой области, в которой свет используется для передачи информации. Оптическая связь может безопасно передавать данные между спутниками и Землей с гораздо более высокой скоростью передачи данных, чем текущая радиосвязь.

«Наша технология может помочь нам увеличить скорость передачи данных со спутников на землю на несколько порядков», — говорят исследователи. «Следующее поколение спутников для сбора больших данных сможет быстрее доставлять важную информацию на землю».

Технология фазовой стабилизации, лежащая в основе рекорда передачи сигнала, изначально была разработана для синхронизации входящих сигналов для крупнейшего в мире радиоинтерферометра — Square Kilometer Array telescope.

Радиотелескоп с общей собирающей площадью антенн около одного квадратного километра планируется начать строить в Западной Австралии и Южной Африке уже в этом году.