Un nuevo e innovador sistema láser con una estabilidad sin precedentes ha atravesado la atmósfera de la Tierra como si nada

Para artistas y románticos, el parpadeo de las estrellas es poesía visual; una danza de luz distante que se retuerce y se dobla a través de un océano turbulento de aire sobre nuestras cabezas.

Sin embargo, no todo el mundo está tan enamorado de las distorsiones de nuestra atmósfera.

Para muchos científicos e ingenieros, una gran cantidad de investigación y comunicación tierra-satélite sería mucho más fácil si el aire simplemente no estuviera allí.

Perder la burbuja protectora de gases de nuestro planeta no es exactamente una opción popular.

Pero investigadores australianos y franceses se han unido para diseñar la siguiente mejor opción: un sistema que guía la luz a través de las tempestuosas corrientes de aire ondulante con el movimiento de un espejo.

El resultado es un enlace láser capaz de sostenerse a través de la atmósfera con una estabilidad sin precedentes.

Si bien los astrónomos tienen algunos trucos bajo la manga para corregir las distorsiones de la atmósfera en la luz entrante, ha sido un desafío emitir un haz coherente de fotones desde el suelo a un receptor distante para que se mantengan juntos y en el punto.

Mantener las transmisiones en el objetivo y coherentes, con sus fases perfectamente alineadas, a través de cientos de kilómetros de aire cambiante nos permitiría vincular herramientas de medición y sistemas de comunicaciones de alta precisión.

Los satélites podrían sondear minerales o evaluar las capas freáticas con mayor precisión.

La transferencia de datos de alta velocidad podría requerir menos energía y contener más información.

Un sistema laser sin precedentes

El autor principal Ben Dix-Matthews, ingeniero eléctrico del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía de Australia, dijo:

“El terminal activo utiliza esencialmente una pequeña cámara de cuatro píxeles, que mide el movimiento lateral del haz recibido”, dice Dix-Matthews.

“Esta medición de posición se utiliza para controlar activamente un espejo orientable que mantiene centrado el haz recibido y elimina el movimiento lateral causado por la atmósfera”.

En efecto, el sistema se puede utilizar para compensar los efectos de deformación del aire en movimiento en tres dimensiones, no solo hacia arriba o abajo, o hacia la izquierda y la derecha, sino a lo largo de la trayectoria del rayo, manteniendo el enlace centrado.

Hasta ahora, solo se ha probado en una distancia relativamente corta de 265 metros. Aproximadamente 715 metros de cable de fibra óptica se colocaron bajo tierra entre el transmisor y el receptor para llevar un haz de comparación.

Los resultados fueron tan estables que podrían usarse para conectar los tipos de relojes atómicos ópticos utilizados para probar la física fundamental, como las teorías de la relatividad de Einstein.

Con la prueba de concepto demostrada, no hay razón para pensar que una técnica similar algún día no apuntará al cielo y más allá. Aunque hay algunos obstáculos que deben superarse primero.

“Durante este experimento, tuvimos que hacer la alineación inicial a mano, utilizando un láser guía visible que estaba en línea con el rayo infrarrojo estabilizado”, dijo Dix-Matthews.

“Al hacer enlaces entre relojes atómicos ópticos, sería bueno tener una forma de hacer esta alineación aproximada más fácilmente”.

Afortunadamente, los colaboradores franceses de Dix-Matthews están trabajando en un dispositivo que acelerará el proceso inicial de alineación aproximada, prometiendo una segunda generación de tecnología de enlace láser que no requerirá una configuración tan complicada.

El equipo también encontró que las variaciones de temperatura en el equipo afectaron la estabilidad de la fase, limitando la duración de la señal a alrededor de 100 segundos. Este obstáculo también será el foco de futuras mejoras.

Puede que no tengamos que esperar mucho. Los investigadores ya están avanzando en las actualizaciones de su sistema.

“Hemos comenzado a usar un amplificador láser de alta potencia que debería ayudarnos a lidiar con las mayores pérdidas de potencia esperadas en distancias más largas, como en el espacio”, dice Dix-Matthews.

“También hemos reconstruido completamente nuestro terminal activo para hacerlo más sensible a las bajas potencias recibidas y hacerlo más efectivo para cancelar el movimiento del haz recibido”.

Dado que la tecnología en órbita se está convirtiendo rápidamente en un foco importante para muchos proveedores de datos, llenando nuestros cielos con satélites, las innovaciones que hacen que los sistemas de comunicación de enlace en nuestra atmósfera sean cada vez más buscados.

A pesar de lo útil que es nuestra atmósfera para, bueno, mantenernos vivos a todos, ciertamente hay algunas desventajas de estar enterrado bajo una manta inquieta de gas caliente.

(Con información de Planeta Magnífico)