新技术可以在云层中钻出一个洞，为卫星的激光传输数据铺平道路

新技术可以在云层中钻出一个洞，为卫星的激光传输数据铺平道路

我们生活在一个远程信息的时代，通过地下光纤或通过卫星的射频传播。但是今天的吞吐量如此之大，以至于无线电频率本身已经不够了。研究正转向使用激光，尽管技术上很复杂，但它有几个优点，特别是在安全方面。然而，这项新技术——目前处于测试阶段——面临着一个主要问题:云。由于它们的密度，云阻止了激光束，扰乱了信息的传递。瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员发明了一种超高温激光，它能在云层中制造一个临时的洞，让包含信息的激光束通过。这是世界上第一次，你可以在Optica杂志上看到。

虽然卫星无线电通信功能强大，但它已不能满足日常对信息流的需求。它的长波长限制了信息的传输量，而可用的频带却稀少且日益昂贵。此外，无线电频率的易用性带来了越来越严重的安全问题……这就是研究转向激光的原因。“这是一项充满希望的新技术，”让-皮埃尔•沃尔夫(Jean-Pierre Wolf)说。“非常短的波长可以携带一万倍于无线电频率的信息，而且对通道的数量没有任何限制。”激光也可以用来瞄准一个人，这意味着它是一种高度安全的通信方式。

但是有一个问题:激光束不能穿透云层和雾。所以，如果天气不好，用激光传输信息是不可能的。

cloud-piercing激光

为了克服这一困难，目前的研究正在建造越来越多的地面站，以便在世界各地接收激光信号。这个想法是根据天气来选择卫星瞄准的空间站。虽然这个解决方案已经投入使用，但它仍然取决于天气状况。它还造成了卫星设置方面的某些问题，这些问题必须在通信的上游进行处理，而不能保证在指定时间不会有任何云层覆盖。

沃尔夫教授解释说:“我们想通过在云层上直接挖一个洞，这样激光束就可以通过云层。”他的研究小组已经开发出一种激光，可以将空气加热到1500摄氏度以上，并产生冲击波，将构成云层的悬浮水滴向一侧喷射出去。这就在整个云层上造成了一个几厘米宽的洞。2018年诺贝尔物理学奖就是因为发现了这些超强大的激光器。Wolf领导的研究小组的研究员Guillaume Schimmel说:“接下来你要做的就是把激光束放在云中，同时发送包含信息的激光。”“然后，它通过云技术溜进洞里，让数据得以传输。”

到2025年技术将会蓬勃发展?

这种“激光清洗剂”目前正在人造云上进行测试，人造云厚度为50厘米，但每立方厘米含水量是天然云的10000倍。“我们的实验意味着我们可以测试一种类似于自然云的不透明度。现在它将在厚达一公里厚的云层上运行，”Wolf继续说。Schimmel补充说:“这也是关于根据密度和高度测试不同类型的云。”

这项新技术是朝向卫星激光通信的商业应用迈出的重要一步。沃尔夫教授总结道:“我们正在讨论到2025年在全球范围内实施这项技术的可能性，我们的想法是做好准备，让那些天气阴沉的国家拥有这项技术!”