衛星通信を強化するためにクラウドに一時的な穴を作成する

• 研究者は、情報を高速で送信するために、雲の穴を爆破したいと考えています。
• これを行うために、彼らは超短高強度レーザーフィラメントを使用します。
• このテクノロジーは大気に悪影響を与えません。

今日の長距離情報は、電波（衛星経由）または地下光ファイバーのいずれかによって送信されます。しかし、情報の流れは年々大幅に増加しており、まもなく電波だけでデータを送信するだけでは日々の需要を満たすことができなくなります。

電波は（レーザーに比べて）波長が長いため、転送されるデータの量が制限されます。また、利用可能な周波数帯域は限られており、次第に高価になります。

そのため、研究者は現在、無線周波数よりもはるかに複雑ですが、セキュリティの面で多くの利点があるレーザー技術に焦点を移しています。現在、大気障壁は自由空間光通信（FSO）の主要な問題の1つです。

現在、スイスのジュネーブ大学の研究者は、衛星からレーザーを介して送信される情報への道を開くために、雲に穴を開ける技術を考案しました。

雲のピアス

超短波長のレーザーは電波の1万倍のデータを運ぶことができ、チャンネル数に制限はありません。ただし、これらの超短ビームは霧や雲を透過できません。したがって、悪天候では、実際にレーザーでデータを送信することはできません。

この問題を解決するために、研究者たちは現在、さまざまな地域でレーザー信号を受信できる地上局をさらに開発しています。目的は、天気に応じて衛星のターゲットとなるステーションを選択することです。

このタイプのソリューションはすでに存在しますが、データの送信は依然として気象状況に依存します。また、衛星の構成が変更されます。これは、通信の上流で処理する必要がある重大な問題です。

今のところ、唯一の効果的な解決策は、情報を運ぶレーザービームを送信するために雲に穴を開けることです。この研究では、著者は同様のことを行いました。彼らは、空気を1750ケルビン以上に加熱し、衝撃波を生成して、掃引する空気からビームから水滴を放射状に放出する超短高強度レーザーを構築しました。これにより、雲の厚さ全体にわたって幅数センチの穴ができます。

参照：arXiv：1810.09800 |ジュネーブ大学

彼らは、2018年のノーベル物理学賞（光学ピンセット）を受賞したのと同じレーザー技術を使用しました。ビームをクラウド上に維持するだけで、周波数がキロヘルツの範囲にあるため、高ビットレートの通信データを伝送できます。

クレジット：UNIGE / Xavier Ravinet

研究者によると、これは雲や霧を介して光リンクを開く最初のアクティブな方法です。高ピークパワーレーザーは、2番目の変調ビームのミー散乱が減少した局所的な雲のない経路を生成します。彼らはまた、彼らの技術が大気に悪影響を与えないと主張しました。

これを実装するにはどのくらい時間がかかりますか？

研究者たちは現在、厚さがわずか50センチメートルであるが、大気中の雲よりも10,000倍密度が高い人工雲でレーザーをテストしています。雲が動いているときでも、このセットアップではレーザーがうまく機能します。

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次のテストフェーズでは、密度と高度が異なる、より厚い霧と雲（最大1,000メートルの厚さ）を使用します。これは、商用レーザー衛星通信に向けた重要なステップであり、研究者は、テクノロジーが2025年までにグローバルに実装されると信じています。