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La fotonica al servizio di un modo più connesso

Il campo della fotonica sta acquisendo importanza nei sistemi di comunicazione. Alcuni ricercatori hanno dimostrato la fattibilità dell’uso della fotonica nei satelliti orbitanti nell’ambito di una rete di comunicazioni più ampia.

Economia digitale

Nel prossimo futuro, sarà necessario un consistente potenziamento delle capacità dei satelliti per le telecomunicazioni, non solo per affrontare le sfide dell’Agenda digitale europea, ma anche per rimanere allineati con la rapida evoluzione delle comunicazioni terrestri in un mondo connesso a livello globale. Con l’attuale tecnologia a radiofrequenza, esiste un rapporto lineare tra la dimensione, la massa e il consumo energetico dei carichi utili delle telecomunicazioni e la loro capacità. La fotonica è la scienza che studia la generazione, il rilevamento e la manipolazione della luce (fotone) e ha contributo in gran parte alla rivoluzione avvenuta nella tecnologia dell’informazione per quanto riguarda le applicazioni terrestri. La fotonica rappresenta la tecnologia più promettente per il superamento delle difficoltà affrontate dai satelliti per le telecomunicazioni, grazie all’attrezzatura a fibre ottiche compatta, leggera e a bassa potenza. Il progetto OPTIMA, finanziato dall’UE, intendeva dimostrare il concetto e i vantaggi di un carico utile fotonico per i satelliti per le telecomunicazioni. Il progetto si proponeva di unire gli sforzi degli interlocutori europei del mondo industriale e accademico nel settore delle comunicazioni spaziali e terrestri. I ricercatori hanno condotto una campagna di selezione dei componenti di carico utile che avrebbero agevolato le verifiche ambientali predefinite. Dopo aver sviluppato un dimostratore, il gruppo del progetto OPTIMA ha realizzato dei moduli interamente funzionali, configurandoli in base al tipo di pacchetto adatto per un futuro carico utile. Il gruppo ha testato con successo le prestazioni del carico utile fotonico di OPTIMA, che ha superato tutti gli standard di conformità, caratterizzazione e convalida necessari affinché fosse pronto per il collaudo del prototipo in orbita. Nel corso della convalida finale del dimostratore, i ricercatori hanno introdotto la matrice a commutatore ottico, riscontrando che aveva un impatto minimo sulle prestazioni, a parte la leggera riduzione prevista del guadagno da punto a punto.

Prototipo pronto per l’orbita

Il gruppo del progetto OPTIMA ha presentato una novità mondiale tramite la qualificazione di un commutatore ottico altamente riconfigurabile, modulare, di alto ordine a un elevato livello di maturità tecnologica, capace di soddisfare i rigorosi requisiti dei test di vibrazione e d’urto. I ricercatori hanno dimostrato per la prima volta una catena di convertitori multi-frequenza basata sulla fotonica pronta per l’orbita, funzionante nelle bande Ka e V in combinazione con la commutazione ottica basata sulle tecniche di multiplazione a divisione di lunghezza d’onda (WDM, Wavelength-Division Multiplexing). «Sono necessari molti sforzi per trasferire questi vantaggi al mondo dei carichi utili delle telecomunicazioni, poiché tutte le apparecchiature fotoniche utilizzate nelle applicazioni terrestri devono essere adattate per sopportare le vibrazioni meccaniche durante il lancio e per sopravvivere 15 anni nell’ambiente difficile di un’orbita geostazionaria», afferma il coordinatore del progetto OPTIMA, Javad Anzalchi, dell’Airbus Defence and Space.

Uno sguardo al futuro

«La tecnologia sviluppata nell’ambito del progetto OPTIMA consentirà un’introduzione diffusa della fotonica nei carichi utili dei satelliti per le telecomunicazioni», afferma Anzalchi. «Ciò permetterà di potenziare più facilmente la capacità dei satelliti per le telecomunicazioni con antenne multifascio e favorirà gli investimenti nella ricerca per gestire collegamenti intersatellitari di prossima generazione più coerenti con componenti completamente integrati e qualificati».

Parole chiave

OPTIMA, fotonica, orbita, carico utile, satelliti per le telecomunicazioni, radiofrequenza, Agenda digitale europea

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