Fotonika w służbie bardziej połączonego świata
W najbliższej przyszłości konieczne będzie zwiększenie przepustowości satelitów telekomunikacyjnych, nie tylko ze względu na problemy przedstawione w dokumencie Agenda cyfrowa dla Europy, lecz także aby pozostały one zgodne z gwałtownie rozwijającymi się systemami łączności na Ziemi, w globalnie połączonym świecie. Obecna technologia radiowa (RF) narzuca liniową zależność między rozmiarem, masą i poborem mocy faktycznych transmisji danych użytkowych a ich pojemnością. Fotonika to nauka zajmująca się generowaniem, wykrywaniem i modyfikowaniem światła (fotonów). To ona w znacznym stopniu przyczyniła się do zrewolucjonizowania technologii informatycznej w zastosowaniach naziemnych. Fotonika obiecuje najwięcej w zakresie przeciwdziałania problemom, jakie mogą pojawiać się w systemach satelitów telekomunikacyjnych, a to dzięki kompaktowej, lekkiej i wymagającej niewielkiego zasilania naturze sprzętu bazującego na światłowodach. Finansowany ze środków UE projekt OPTIMA ma zademonstrować koncepcję stosowania rozwiązań fotonicznych w satelitach telekomunikacyjnych i pokazać płynące z tego korzyści. Celem projektu jest zunifikowanie wysiłków podejmowanych przez europejski przemysł i naukę w dziedzinach komunikacji w przestrzeni kosmicznej, jak i na Ziemi. Badacze przeprowadzili kampanię wyboru komponentów wyposażenia, które pomogłyby w prowadzeniu określonych wcześniej testów środowiskowych. Po opracowaniu demonstratora zespół zajmujący się projektem OPTIMA przygotował w pełni funkcjonalne moduły i umieścił je w odpowiednich opakowaniach, zaprojektowanych zgodnie z przeznaczeniem przyszłego wyposażenia. Wyposażenie fotoniczne OPTIMA przeszło testy zaprojektowane przez członków zespołu, uzyskując dobre wyniki w zakresie norm zgodności, charakterystyki i weryfikacji. Oznacza to, że jest ono gotowe do przejścia testów prototypowych na orbicie. Podczas ostatniego etapu weryfikacji demonstratora badacze wprowadzili do niego matrycę przełączników optycznych, która – jak się okazało – miała niewielki wpływ na jego wydajność poza spodziewanym niewielkim całościowym spadkiem wzmocnienia.
Prototyp gotowy do umieszczenia na orbicie
Zespół OPTIMA przedstawił pierwsze na świecie rozwiązanie, w którym poddano ocenie jakościowej wysokiej klasy przełącznik optyczny o wysokim stopniu rekonfigurowalności, modułowości i gotowości technologicznej, który spełnia rygorystyczne wymagania odporności na drgania i wstrząsy. Badacze zaprezentowali – po raz pierwszy w historii – łańcuch przetworników wieloczęstotliwościowych wykorzystujący rozwiązania fotoniczne, który działa w pasmach Ka i V w połączeniu z przełączaniem optycznym bazującym na technikach zwielokrotniania w dziedzinie długości fali. Javad Anzalchi, koordynator projektu pracujący w Airbus Defence and Space, mówi: „Musimy włożyć jeszcze wiele pracy, aby móc wykorzystać te osiągnięcia w wyposażeniu telekomunikacyjnym, ponieważ sprzęt bazujący na fotonice, z którego korzystamy na Ziemi, wymaga dostosowania w zakresie wytrzymałości na drgania mechaniczne, jakich urządzenia doznają podczas startu rakiety. Ponadto musi przetrwać 15 lat w trudnych warunkach orbity geostacjonarnej”.
Dalsze plany
Anzalchi mówi: „Technologia opracowana z myślą o projekcie OPTIMA zapewni wprowadzenie fotoniki do wyposażenia satelitów telekomunikacyjnych. Umożliwi to łatwiejszą modernizację przepustowości wielowiązkowych satelitów telekomunikacyjnych i zwiększy inwestycje w badania nad spójnymi łączami międzysatelitarnymi nowej generacji z w pełni zintegrowanymi i zweryfikowanymi komponentami”.
Słowa kluczowe
OPTIMA, fotonika, orbita, wyposażenie, satelity telekomunikacyjne, częstotliwość radiowa, Agenda cyfrowa dla Europy
