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Gli scienziati dell’ETH di Zurigo hanno trasmesso con successo diverse decine di terabit di dati al secondo utilizzando il laser. Sviluppato con altri partner tecnologici europei, questo sistema è destinato ad affermarsi per il traffico dati su larga scala utilizzando una rete di satelliti in orbita terrestre bassa.
Questa tecnologia potrebbe rendere obsoleti i costosi, e complicati da installare, cavi di telecomunicazione sottomarini convenzionali che potrebbero diventare un ricordo del passato.
Chiamato progetto europeo Horizon 2020, il test è stato condotto tra la vetta della montagna, Jungfraujoch, e la città di Berna. I partner del progetto hanno testato il sistema laser trasmettendo dati sulla distanza di 53 chilometri.
I laser sarebbero più economici dei cavi
Le fondamenta di Internet sono supportate da una complessa rete di cavi in fibra ottica, che trasportano oltre 100 terabit di dati al secondo tra i nodi. Le connessioni intercontinentali funzionano attraverso una vasta rete di cavi sottomarini la cui posa e manutenzione comportano costi piuttosto elevati: un singolo cavo attraverso l’Atlantico può costare centinaia di milioni di dollari. Secondo alcune fonti, come TeleGeography, sono attualmente attivi 530 cavi sottomarini, numero in continua crescita.
La posa di questi cavi, dunque, è costosa, laboriosa e richiede tempo. Le telecomunicazioni wireless sarebbero molto più semplici ed economiche. Un fatto che è alla base della rivoluzionaria costellazione Starlink di SpaceX. Tuttavia, Starlink utilizza onde radio notevolmente più deboli di altre forme di onde elettromagnetiche come la luce o gli infrarossi. I sistemi ottici che utilizzano la tecnologia laser operano nella gamma del vicino infrarosso con lunghezze d’onda molto più corte, misurando solo pochi micrometri. Ciò consente loro di trasmettere molte più informazioni a parità di tempo rispetto ad altri sistemi.
Tuttavia, l’uso dei laser comporta altre sfide, in quanto le molecole di cui è composta l’atmosfera interferiscono con il segnale. L’autore principale dello studio, Yannik Horst, ricercatore presso l’Istituto per i campi elettromagnetici dell’ETH di Zurigo, ha spiegato che il percorso di prova tra la stazione di ricerca ad alta quota sullo Jungfraujoch e l’Osservatorio di Zimmerwald presso l’Università di Berna è stato più impegnativo che tra un satellite e una stazione di terra, rendendolo un risultato straordinario per la trasmissione ottica dei dati.
Mentre il raggio laser viaggia attraverso la bassa atmosfera più vicina al suolo e quindi più densa, incontra vari fattori che influenzano il movimento delle onde luminose e la trasmissione dei dati. Tra questi le turbolenze dell’aria provocate dalla neve in alta montagna o dalla superficie dell’acqua a livello del mare, le interferenze generate dalle aree metropolitane densamente popolare piene di alti edifici; inoltre, il luccichio dell’aria causato dai fenomeni termici interrompe il movimento uniforme della luce.
Il team è riuscito a risolvere queste problematiche utilizzando un chip speciale e quasi 100 minuscoli specchietti regolabili. Secondo Horst, gli specchi possono correggere lo sfasamento del raggio sulla sua superficie di intersezione misurando il gradiente 1.500 volte al secondo. Ciò si traduce in un impressionante miglioramento dei segnali di un fattore di circa 500.
Il sistema potrebbe essere ridimensionato a 40 canali
“Il nostro sistema rappresenta una svolta. Finora erano possibili solo due opzioni: collegare grandi distanze con piccole larghezze di banda di pochi gigabit o brevi distanze di pochi metri con grandi larghezze di banda utilizzando laser nello spazio libero“, ha spiegato l’Istituto per i campi elettromagnetici dell’ETH di Zurigo, diretto dal professor Jürg Leuthold.
