Плохо ловит интернет? Астрономия в помощь: телескоп стал приёмником будущего

Высокоскоростная связь между воздушными и космическими платформами и наземными станциями играет ключевую роль в телекоммуникациях, дистанционном зондировании и астрономических наблюдениях. Однако традиционные микроволновые технологии сталкиваются с ограничениями пропускной способности, что требует внедрения новых решений. Среди таких — оптическая и терагерцовая (ТГц) связь, способная обеспечить скорость более 100 Гбит/с при низкой задержке.

Хотя оптические каналы активно развиваются, терагерцовые технологии обладают рядом преимуществ: меньшей чувствительностью к смещению луча и вибрациям, а также широкой полосой пропускания. Но есть и препятствия — например, атмосферное поглощение водяным паром и сложности в создании маломощных электронных передатчиков для компактных платформ.

Значение и перспективы

Этот эксперимент открывает путь к созданию компактных и энергоэффективных каналов спутниковой связи в терагерцовом диапазоне. Использование технологий из астрономии позволяет преодолеть барьеры, связанные с атмосферным затуханием и техническими ограничениями передатчиков.

Объединение астрономических телескопов и телекоммуникационных задач может привести к новому поколению глобальных сетей передачи данных, соединяющих спутники, дроны и наземную инфраструктуру с беспрецедентной скоростью и точностью.

Решение из астрономии

Инженеры и учёные предложили использовать технологии, применяемые в астрономических терагерцовых телескопах. Такие инструменты, как ALMA и Телескоп горизонта событий (EHT), уже доказали свою эффективность в работе с ТГц-диапазоном, особенно благодаря сверхпроводящим приёмникам с квантовой чувствительностью, способным уловить слабейшие сигналы в шумной атмосфере.

Первый эксперимент — в горах Тибета

Исследователи провели первую в мире демонстрацию ТГц-связи с применением астрономического телескопа в качестве приёмной антенны. Эксперимент прошёл на высоте 4445 м в районе Сюэ-Шань-Му-Чанг (Цинхай-Тибетское нагорье, Китай), известном своей чистой и сухой атмосферой, благоприятной для ТГц-сигналов.

Пока строится основной 15-метровый субмиллиметровый телескоп XSMT (частоты 100-500 ГГц), был создан портативный телескоп диаметром 60 см, оснащённый сверхпроводящим SIS-приёмником на частоте 500 ГГц и охлаждаемый до 6 К с помощью энергоэффективного криокулера.

Результаты эксперимента

• Частота передачи: 481,4 ГГц
• Схема: точка-точка, с использованием портативного телескопа
• Передатчик: компактный, полностью электронный, мощностью всего 15 микроватт
• Приёмник: астрономический SIS-смеситель, обеспечивающий высокую чувствительность

Демонстрация подтвердила возможность эффективного приёма слабых ТГц-сигналов на значительном расстоянии даже при низкой выходной мощности