雲に穴をあける？ 衛星通信を強化するための解決策

・雲に穴をあけて、高速で情報を送信したいと考える研究者がいる。
・そのために、超短パルス高強度レーザーフィラメントを使用する。
・大気への悪影響はない。

現在、長距離の情報伝達は、電波（人工衛星経由）か地中の光ファイバーで行われています。しかし、情報の量は年々増加し、日々の通信需要を満たすのに電波だけでは間に合わなくなってきています。

電波はレーザーに比べて波長が長いため、転送できるデータ量に制約があります。また、使用できる周波数帯も限られており、価格も高くなる一方です。

そのため、研究者たちは今、レーザー技術に焦点を移しつつあります。無線よりもはるかに複雑であるものの、セキュリティの面で多くの利点があるためです。現状では、自由空間光通信（FSO）では、大気のバリアが大きな問題の一つとなっています。

今回、スイスのジュネーブ大学の研究者たちは、雲に穴をあけ、衛星からレーザーで情報を送信するための道を開くという技術を考え出しました。

雲に穴をあける

超短波のレーザーは、電波の1万倍ものデータを伝送することができ、チャンネル数も無制限です。しかし、この超短波のビームは霧や雲を透過することができません。そのため、悪天候の場合は、実質的にレーザーではデータを送信できないのです。

この問題を解決するために、研究者は現在、様々な地域でレーザー信号を受信できる地上局の開発を進めています。目的は、天候に応じて衛星が目標とする局を選択することです。

このような解決策はすでにありますが、データの送信が天候に左右されてしまいます。また、衛星の構成が変わります。これは、通信の上流で処理しなければならない重大な問題です。

今のところ、唯一の有効な解決策は、雲に穴をあけ、情報を伝えるレーザービームを伝送することです。今回の研究では、同様のことが行われました。つまり、超短パルス高強度レーザーを作り、空気を1750ケルビン以上に加熱して衝撃波を発生させ、ビームが掃引する空気から水滴を放射状に追い出したのです。これにより、雲の厚み全体にわたって数センチ幅の穴ができます。

2018年のノーベル物理学賞を受賞したレーザー技術（光ピンセット）と同じものを使ったそうです。周波数がキロヘルツ帯にあるため、ビームを雲の上に置いておくだけで、高ビットレートの通信データを伝送することができます。

出典：ジュネーブ大学/Xavier Ravinet

研究者によると、これは雲や霧を通過して光リンクを開く初めての能動的な方法だということです。高ピーク出力のレーザーは、2番目の変調されたビームに対して、ミー散乱【光の波長程度以上の大きさの球形の粒子による光の散乱現象】を減少させ、局所的に雲のない経路を生成します。また、この技術は大気中に悪影響を与えないとしています。

実現にはどれくらいの時間がかかるのか？

現在、厚さ50cmで大気中の雲の1万倍の密度を持つ人工雲でレーザーのテストを行っています。雲が動いていても、レーザーは問題なく作動します。

次のテスト段階では、密度や高度の異なる厚い霧や雲（厚さ1,000mまで）を使用する予定だそうです。これは商業的なレーザー衛星通信に向けた重要なステップであり、研究者はこの技術が2025年までに世界規模で実用化されると考えています。