فیزیکدانان روشن شدن هوا با یک شیرین Frickin’ پرتو لیزر

سریع لیزر پالس تولید یک موج شوک در هوا که فشار بخار آب به کنار. که کانال های تخلیه در ابرها برای انتقال نوری اطلاعات از ماهواره.

در دو ماه 2019, Malte Schröder صرف چند هفته در حومه شهر مریلند کالج دانشگاه, کارگردانی یک صحنه دراماتیک بود که مجموعه به طور کامل داخل فوم جعبه.

او مجموعه این مرحله با پر کردن جعبه با مه غلیظ هزار بار متراکم تر از یک ابر کومولوس. سپس—چراغ. برای روشن کردن صحنه او با استفاده از یک لیزر خاص ساخته شده توسط فیزیکدان Howard Milchberg و تیم او در دانشگاه مریلند است. Schröder فیزیک دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه ژنو در سوئیس سفر کرده بود تمام راه را به مریلند فقط به استفاده از این لیزر. “این Milchberg گروه عالی در ساخت این بسیار دقیق لیزر پالس قطار که در آن شما می توانید به وضوح تعیین زمان تاخیر بین هر پالس می گوید:” Schröder. لیزر بسیار دقیق است که آن را می تواند تولید پالس لیزر قرمز نور 8.36 trillionths دوم هم دقیقا آنچه Schröder مورد نیاز است.

بشاش این ثابت قطار پالس قرمز از طریق یک پنجره کوچک در پلی استایرن, Schröder نظارت مه در زیر نور شدید. در پایان او صحنه او می خواست: لیزر فشار بخار قطرات از راه به شکل نازک و روشن کشتی هوایی در سراسر ظرف.

این تظاهرات به تازگی منتشر شده در اپتیک اکسپرساست که یک گام مهم در راستای جاه طلبی های بزرگتر برای روشن شدن مسیر در ابر و مه با استفاده از لیزر: “آب و کنترل” به عنوان Schröder تماس آن با یک لمس از دانشمند دیوانه hamminess. به ویژه در مه-پاکسازی ممکن است قادر به استفاده گسترده از یک تکنولوژی در حال ظهور شناخته شده به عنوان free-space optical communications که ارائه داده ها در نور لیزر از طریق هوا به جای فیبر نوری. در free-space optical ارتباطات ماهواره ای و یا دیگر انتقال ایستگاه در بالا می فرستد اطلاعات کد گذاری شده در یک پرتو لیزر را از طریق اتمسفر به یک گیرنده.

یکی از مزیت های این نوع انتقال است که آن را ارائه می دهد نرخ داده قابل مقایسه با فیبر نوری بدون نیاز به واقع ساخت یک شبکه فیبر. برای مثال در سال 2013 تکنولوژی فعال ناسا ماموریت به نام قمری لیزر ارتباطی تظاهرات (LLCD) به پرتو های تصویری با کیفیت بالا 239 ٬ 000 دوبلکس مایل از ماه به زمین های مختلف ایستگاه های بر روی زمین است. برای ناسا آرتمیس دوم ماموریت که قصد دارد به ارسال یک crewed فضاپیما در اطراف ماه و در سال 2022 و مهندسین نصب خواهد شد مشابه لیزر سیستم ارتباطی در هنر و صنعت.

photo showing shockwave
عکس: Malte Schröder/دانشگاه ژنو

اما موفق downlinks از طریق جو زمین بستگی به آب و هوا. مانند اراذل و اوباش کوچک عروسک های سایه ابر و مه قطرات را کم و پراکنده لیزر سیگنال. به ضرب و شتم ابرها در طول ماموریت LLCD ناسا مهندسین تا به حال برای ساخت سه گیرنده در سایت بر روی زمین از آن دو معمولا در خط دید بین سفینه فضایی و ماه. “اگر وجود دارد یک ابر در یک ایستگاه ما را هدایت ما پرتو به ایستگاه های دیگر می گوید:” برایان رابینسون نوری مهندس در دانشگاه فنی ماساچوست در آزمایشگاه لینکلن که مشغول به کار در این ماموریت LLCD. گاهی اوقات هر دو سایت خواهد بود ابری “و شما هیچ چیز” او می گوید.

به دلیل ساختمان های متعدد ایستگاه های زمینی می تواند گران فن آوری نشده جریان اصلی است. “این یک منطقه مهم از ارتباطات اما این امر منجر به در رفتگی در دیوار برنامه می گوید:” نوری مهندس دن Kilper از دانشگاه آریزونا که درگیر نیست در کار. به طور معمول مهندسین با استفاده از فن آوری در مکان های که در آن تخمگذاری فیبر خواهد بود دشوار یا غیر ممکن است—از این رو فضا. در این تحقیقات شرکت X که قبلا به عنوان شناخته شده Google X که تحت آن شرکت مادر الفبا نصب این فرستنده و گیرنده بر روی بالن و بام ساختمان به ارائه خدمات اینترنت در مناطق محدود اتصال مانند ایالت آندرا پرادش در کشور هند و در پورتوریکو پس از طوفان ماریا.

مه-پاکسازی قابلیت اجازه می دهد نوری ارتباطات به انجام به طور مداوم و بدون بسیاری از ایستگاه های زمینی. اما هزینه های آن هنوز هم مشخص نیست که محققان هنوز در درک اصول اولیه چگونه با قدرت بالا پالس لیزر ممکن است کمک کند. “هیچ کس در تلاش برای استفاده از هر یک از این مسائل برای روشن شدن مه ذرات قبل از چند سال پیش می گوید:” Milchberg.

این تازه ترین تظاهرات های ایجاد شده در چند سال آزمایش های مربوط به لیزر و مه. در گذشته فیزیکدان Jean-Pierre گرگ Schröder دانشگاه از ژنو, مشاور منجر شده بود آزمایش با لیزر پالس آنقدر شدید است که آنها را تغییر شخصیت از هوای اطراف. هر یک از این زودگذر پالس وقوع چند صد بار در ثانیه مخابره روشن تر از 10 تریلیون خورشید. این سیل از فوتون برخورد با مولکول های هوا, رقص برهنه کردن کسانی که مولکول ها از خود الکترون به تولید یک مایع شل برق اتهامات دولت جدید از ماده شناخته شده به عنوان یک پلاسما. دیگر آشنا منتشر گاز است که ما به طور معمول را به ریه ها هوا را به طور خلاصه شد یک ماده متفاوت است. سپس به عنوان هوا سرد را به یک گاز از آن ارتعاش, “راه اندازی یک موج صوتی می گوید:” Milchberg. این موج صدا دادند و مه از هوا به صورت مه رایگان کانال.

three figures with gradient circles
حسن نیت ارائه میدهد از دانشگاه مریلند و دانشگاه ژنو

اما پلاسما را دشوار است به کنترل, که به معنی آن را سخت به قالب کانال هوا به شکل مورد نظر. در Milchberg و Schröder جدید کار آنها دریافتند که آنها می تواند پاک کردن مه در یک برنامه به طور بالقوه کنترل شده تر در راه است. در این زمان آنها از کار اخراج شدند پالس در بسیار سریعتر ریتم که فرستاده مولکولهای هوا ریسندگی و تولید کانال-پاکسازی موج صدا بدون ایجاد پلاسما. آن را بسیار مهم به زمان پالس دقیقا به طوری که آنها ضربه زدن به مولکول های هوا فقط در لحظه مناسب به آنها را در حال چرخش به اندازه کافی سریع می گوید Milchberg. او آن را در مقایسه به هل دادن کسی در نوسان; بزرگترین اثر شما می خواهید برای همیشه فشار در یک لحظه که در بالای قوس.

مه-پاکسازی می تواند نقش مهمی در ارتباطات نوری در آینده است. در خصوص Kilper برجسته ابزار آن در جوانه زدن فن آوری به عنوان شناخته شده رمزنگاری کوانتومی که وعده امنیت بهتر از موجود و روش های رمزگذاری. در این پروتکل دو طرف تبادل اطلاعات کد گذاری شده در فرد فوتون از نور شاید رله توسط یک ماهواره در مدار است. به دلیل خصلت از مکانیک کوانتومی اگر یک هکر سعی کردم به رهگیری آن فوتون آنها را فورا تغییر اطلاعات ارائه آن را غیر قابل استفاده. اما از آنجا که فردی فوتون بسیار کم نور مه یک مشکل بزرگ برای رمزنگاری کوانتومی.

در حالی که گروه خود را تنها نشان داد مه-پاکسازی در محدوده پلی استایرن جعبه Milchberg می گوید که آنها توانایی های فنی برای روشن شدن مه بیش از حد طولانی وسعت—100 متر امتداد آن آنها می توانند رشته با هم به مقدار دیگر کانال های. شاید سوال بزرگتر این است که می خواهم به سرمایه گذاری در این فناوری است. Milchberg حدس که مه-پاکسازی ممکن است در نهایت مفید بودن برای تسلیحات لیزری. برای مثال در سال 2014 نیروی دریایی ایالات متحده نصب شده 30 کیلووات لیزر بر روی یک کشتی در خلیج فارس و استفاده از آن برای شلیک به اهداف عمل را مانند هواپیماهای بدون سرنشین است. نیروی دریایی مهندس امکان پذیر می تواند نصب مه-قابلیت پاکسازی در چنین لیزر و نظامی است پول بیشتری برای خرج کردن در تجربی فن آوری های مانند این در مقایسه با پروژه های غیر نظامی.

در ضمن Schröder گروه در ژنو, همچنین بررسی اینکه آیا مه-پاکسازی موج صدا ممکن است کمک به راهنمای مسیر از رعد و برق. ایده این است برای شبیه پالس لیزر برای تغییر رسانایی هوا و حک کردن مسیر مورد نظر از حداقل مقاومت که به طور بالقوه می تواند مستقیم رعد و برق دور از فرودگاه موشک راه اندازی سایت و یا حتی جنگل. “وجود دارد علاقه زیادی در حفاظت از زیرساخت های حساس از حملات رعد و برق” می گوید: Schröder. صرف نظر از کاربرد آنها در حال گرفتن نور به رفتن به جایی که آنها می خواهند.

به روز رسانی 4-29-2020 11:15 AM: این داستان به روز شد به درست زمانی که لیزر ارتباطی سیستم نصب خواهد شد در ناسا آرتمیس دوم هنر و صنعت است.


بزرگ تر سیمی داستان
  • این کارگزاران بازار سهام از سحر و جادو: جمع آوری بازی برای نگه می دارد
  • ظهور یک هندو vigilante در سن واتساپ و مودی
  • چگونه برای پوشش دادن آهنگ خود را هر زمان که شما بروید آنلاین
  • ساخت شهرستانها برای دوچرخه و اتوبوس و پا—نه ماشین
  • توقیف: یک عکاس قطاری کابین-تب رویاهای
  • 👁 AI آشکار بالقوه Covid-19 درمان است. به علاوه: دریافت آخرین اخبار AI
  • ✨ خود را بهینه سازی صفحه اصلی زندگی ما با دنده تیم بهترین میدارد از ربات خلاء به قیمت مناسب تشک هوشمند بلندگو

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im