Key takeaways

• Chinese wetenschappers hebben data met ongekende snelheden vanuit de ruimte naar de aarde verzonden met behulp van een 2-watt laser.
• Ze overwonnen atmosferische turbulentie door een “AO-MDR synergy” methode te ontwikkelen die adaptieve optiek en modusdiversiteitsontvangst combineert.
• Het nieuwe systeem verbeterde de signaalsterkte, verhoogde de kans op bruikbare signalen en verlaagde de foutpercentages.

Chinese wetenschappers hebben een opmerkelijke prestatie geleverd op het gebied van datatransmissie door informatie met ongekende snelheden van de ruimte naar de aarde te stralen. Met behulp van een laser met een vermogen van slechts 2 watt – vergelijkbaar met een kaarsvlam – hebben ze gegevens verzonden vanaf een satelliet die 36.000 kilometer boven de aarde draait. Deze prestatie overtreft de mogelijkheden van Starlink, een satelliet internetconstellatie die op veel lagere hoogtes werkt, met een factor vijf.

Het succes ligt in het overwinnen van de uitdaging van atmosferische turbulentie, die lichtsignalen vervormt tijdens hun afdaling door de atmosfeer. Eerdere pogingen om dit probleem op te lossen waren gebaseerd op adaptieve optica (AO) of modusdiversiteitsontvangst (MDR), maar geen van beide methoden bleek volledig effectief onder sterke turbulentieomstandigheden.

Chinese wetenschappers ontwikkelen nieuwe observatiemethode

Professor Wu Jian van de Peking Universiteit voor Post en Telecommunicatie en Dr. Liu Chao van de Chinese Academie van Wetenschappen leidden een team dat een nieuwe aanpak ontwikkelde die zij “AO-MDR synergie” noemden. Deze methode combineert AO, dat vervormd licht vervormt met behulp van microspiegels in een telescoop, met MDR, dat verspreide signalen over meerdere kanalen opvangt.

Hun systeem werd getest op een observatorium in het zuidwesten van China, gericht op een naamloze satelliet op meer dan 36.000 kilometer afstand. Een 1,8-meter telescoop uitgerust met 357 microspiegels corrigeerde effectief de golffrontvervorming. Licht dat de telescoop binnenkwam werd opgesplitst in acht basismodus kanalen, en een “pad-picking” algoritme selecteerde de drie sterkste signalen om in realtime samen te voegen.

Foutenpercentage aanzienlijk verlaagd

De resultaten toonden een aanzienlijke verbetering van de signaalsterkte vergeleken met alleen AO. Bovendien daalde het foutenpercentage drastisch, waardoor de waarschijnlijkheid van bruikbare signalen steeg van 72 procent naar 91,1 procent. Deze doorbraak maakt de weg vrij voor snelle en betrouwbare datatransmissie vanuit de ruimte.

China loopt voorop bij de ontwikkeling van lasercommunicatietechnologie. In 2020 bereikte de Shijian-20 satelliet een wereldrecordsnelheid van 10 Gbps voor laser downlinks vanuit een geostationaire baan. Hoewel het laservermogen van Shijian-20 geheim blijft, heeft de technologische kracht de aandacht getrokken van internationale waarnemers.