Ist jemand da? Neue Empfänger bieten bessere Weltraumkommunikation
Hochempfindliche Empfänger müssen mit einer auf Lichtstrahlen basierenden Kommunikationstechnologie kombiniert werden, um Signale und Informationen durch den Weltraum zu übertragen. Dies könnte die Erforschung des Weltraums verändern.
Heute können optische Verbindungen über große Entfernungen genutzt werden, um Bilder, Videos und Daten durch Licht zu übertragen. Das könnte sogar für die Erforschung des Weltraums mit Raumsonden funktionieren.
Diese Signale können auf dem Weg dorthin leicht verfälscht werden. Deshalb werden hochempfindliche Empfänger und rauschfreie Verstärker benötigt.
Und das scheint dank der jüngsten Forschung an der Chalmers University of Technology in Schweden möglich zu sein. Darin hat ein Team ein System entwickelt , das einen schallplattenempfindlichen Empfänger und einen geräuschlosen Verstärker verwendet und den Weg für eine bessere und schnellere Kommunikation im Weltraum ebnet.
Ein Werk der Science-Fiction?
Die Technologien ändern sich, auch in der Weltraumforschung. Es mag wie etwas aus einer Science-Fiction-Welt klingen, aber Weltraumkommunikationssysteme basieren zunehmend auf Lasern statt auf Funkwellen. Der Signalverlust ist viel geringer, wenn Licht zur Übertragung von Informationen über eine Entfernung verwendet wird.
Ein Beispiel dafür ist die Glasfaser-Breitbandtechnik, bei der Glasfasern verwendet werden, um Bilder mit Licht statt mit elektrischen Wellen zu übertragen. Da sich das Licht durch Lichtstrahlen bewegt, bewegt es sich mit Lichtgeschwindigkeit und wird mit zunehmender Entfernung nicht langsamer.
Während dies für unsere WiFi-Internetlösungen zur alltäglichen Technologie werden könnte, könnten die Glasfasertechnik und das Prinzip der Nutzung von Licht zur Datenübertragung viele weitere Anwendungen verändern, auch im Bereich der Weltraumforschung.
Der Himmel ist die Grenze
Obwohl das Problem hier auf der Erde viel kleiner ist, verliert das Licht auf seiner Reise durch die großen Entfernungen des Weltraums etwas an Leistung, was bedeutet, dass diese optischen Weltraumkommunikationssysteme von sehr empfindlichen Empfängern profitieren können, die Signale erkennen können, die über Lichtjahre hinweg schwächer werden, wenn sie schließlich zur Erde zurückkehren. Dies war der Anlass für diese Forschung.
„Wir können ein neues optisches Kommunikationssystem mit einem Empfänger demonstrieren, der bei hohen Datenraten empfindlicher ist als bisher gezeigt“ - Peter Andrekson, Professor für Photonik an der Chalmers University.
Nun kann ein schwaches optisches Signal von einem Raumfahrzeugsender leise verstärkt werden, wenn es in einem Empfänger auf der Erde auf "Pumpwellen" unterschiedlicher Intensität trifft.
"Das bedeutet, dass man eine schnellere und fehlerfreie Informationsübertragung über sehr große Entfernungen erreichen kann, zum Beispiel wenn man hochauflösende Bilder oder Videos vom Mond oder Mars zur Erde schicken will", sagen die Wissenschaftler.
Dieses bemerkenswerte moderne Konzept der Chalmers-Forscher eröffnet neue Möglichkeiten für Entdeckungen im Weltraum, denn wir fragen uns weiterhin: Gibt es dort draußen noch mehr Leben?
Larsson, R.; Weerasuriya, R. U.; Andrekson, P. A. Ultralow-noise preamplified optical receiver using conventional single-wavelength transmission. Optica, v. 11, n. 11, 2024.