Οπτική ίνα από… αέρα! 'Optical Fiber' Made Out of Thin Air!

Αεροδιάδρομοι υπόσχονται την μεταφορά δεδομένων ακόμη και στον... Άρη! Physicists at the University of Maryland have found a way to make air behave like an optical fibre, which could guide light beams over long distances without losing power.

Μια νέα πρόταση στον τομέα της ασύρματης μεταφοράς δεδομένων κάνει ο Χάουαρντ Μίλτσμπεργκ, καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ στις ΗΠΑ. Υποστηρίζει ότι είναι εφικτή η δημιουργία αεροδιαδρόμων που θα λειτουργούν με τρόπο ανάλογο με εκείνον των οπτικών ινών αλλά πολύ πιο αποδοτικά.

Το τείχος

Lasers were used to create a column of low-density air surrounding a core of higher-density air that acted like a conduit to channel light. Credit: THINKSTOCK

Οι οπτικές ίνες καθοδηγούν δέσμες φωτός αλλά όσο μεγαλώνει η απόσταση που πρέπει να διανύσει η κάθε δέσμη μειώνεται η ενέργεια της. Έτσι για πολύ μεγάλες αποστάσεις οι οπτικές ίνες δεν είναι ακόμη τουλάχιστον ιδιαίτερα αποδοτικές.

This is an illustration of an air waveguide. The filaments leave 'holes' in the air (red rods) that reflect light. Light (arrows) passing between these holes stays focused and intense.

Ο αεροδιάδρομος που προτείνει ο Μιλτσμπεργκ είναι όπως το χαρακτηρίζει ο ίδιος ένα «τείχος» χαμηλής πυκνότητας αέρα που περικλείει ένα πυρήνα αέρα υψηλότερης πυκνότητας. Σύμφωνα με τον Μιλτσμπεργκ οι παλμοί φωτός θα μπορούν να ταξιδεύουν προστατευμένοι μέσα σε αυτό το τείχος έτσι ώστε να ταξιδεύουν χωρίς προβλήματα και απώλειες ενέργειας σε τεράστιες αποστάσεις.

Εφαρμογές

Just like a conventional optical fibre (pictured), the wall has a lower refractive index than the core, guiding light along a 'pipe'.

Ο Μιλτσμπεργκ και μια ομάδα συνεργατών του διερεύνησαν τις πιθανές εφαρμογές που θα έχει η ύπαρξη ενός τέτοιου αεροδιαδρόμου. Υποστηρίζουν ότι θα βελτιώσει σε πολύ μεγάλο βαθμό τεχνολογίες που χρησιμοποιούν δέσμες λέιζερ όπως παραδείγματος χάριν: ο εντοπισμός μόλυνσης στην ατμόσφαιρα, η δημιουργία υψηλής ανάλυσης τοπογραφικών χαρτών, οπλικά συστήματα κ.α.

Air waveguides use differences in density to keep light beams focused. Credit: USAF

Εκεί όμως που οι αεροδιάδρομοι αυτοί θα φέρουν πραγματική επανάσταση είναι στη μετάδοση δεδομένων και ειδικότερα στην επικοινωνία ανάμεσα σε περιοχές που τους χωρίζει όχι απλά ένας ωκεανός ή ένα βουνό αλλά μια διαστημική άβυσσος! Ένας τέτοιος αεροδιάδρομος θα μπορούσε θεωρητικώς τουλάχιστον να συνδέει επικοινωνιακά τη Γη με βάσεις και αποικίες στη Σελήνη ή τον Άρη. Η πρόταση του αμερικανού επιστήμονα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Optica».