Ученые разработали революционную технологию оптической связи для дальнего космоса

Шведские учёные представили новую технологию, способную революционизировать оптическую связь в глубоком космосе. В исследовании, проведённом группой из Технологического университета Чалмерса, был создан бесшумный усилитель и ультра-чувствительный приёмник, которые могут обеспечить точную передачу данных на больших расстояниях. Этот прорыв открывает возможности для развития межпланетной связи.

Оптическая связь вместо радиоволн

Принятые ранее технологии поиска внеземного разума часто критиковали за использование радиосигналов. Радиосвязь, уязвимая к потере сигнала на огромных расстояниях, уже теряет актуальность, особенно когда речь идёт о межзвёздной коммуникации. С развитием космических программ, направленных на исследования Марса и дальних уголков Солнечной системы, необходимость надёжной связи на длинные дистанции стала как никогда острой.

Оптическая связь гораздо менее подвержена деградации сигнала, но и здесь есть сложности: свет, переносящий сигнал, со временем ослабевает, что требует крайне чувствительных приёмников на Земле для точного приёма данных.

Новые разработки для связи с космосом

Для решения этой проблемы команда профессора Питера Андрексона разработала усилитель, повышающий чувствительность приёмника. Свет, как и все источники света, рассеивается на расстоянии. Это явление можно сравнить с расширяющимся лучом фонарика. Усилитель Чалмерса позволяет сохранить сигнал, словно отражая его от поверхности, предотвращая «растворение» света. Ранее созданные устройства такого типа столкнулись с практическими трудностями, но последняя версия усилителя обещает значительно улучшить связь на больших дистанциях.

Решение включает фазочувствительный оптический усилитель, работающий без добавления шума, что позволяет приёмнику воспринимать сигнал даже при низкой мощности. При этом система использует три световые частоты: две из них генерируются приёмником, а третья — передатчиком. Такой подход позволяет минимизировать требования к передающему устройству, что особенно полезно для использования на компактных космических аппаратах.

Решение для NASA

Современные космические аппараты, такие как Voyager 1 и Europa Clipper, оснащены передовыми приборами для исследования космоса, однако объёмы данных, которые NASA может получить, всё ещё ограничены. Исследователи из Чалмерса надеются, что их работа станет шагом к решению проблемы «узкого места» в передаче данных, что повысит эффективность космических миссий. В дальнейшем технология будет тестироваться в наземных и космических условиях.

Работа «Ultralow-Noise Preamplified Optical Receiver Using Conventional Single-wavelength Transmission» опубликована 28 октября 2024 года в журнале Optica.