Pour les artistes et les romantiques, les étoiles clignotantes sont de la poésie visuelle. Une danse de lumière lointaine qui tourne et se penche sur un océan d’air turbulent au-dessus de nos têtes.

Tout le monde n’est pas aussi fasciné par nos distorsions atmosphériques. Pour de nombreux scientifiques et ingénieurs, un grand nombre de recherches et de communications de la Terre vers le satellite seraient beaucoup plus faciles s’il n’y avait pas d’air.

Perdre une bulle de gaz protecteur sur notre planète n’est pas une option tout à fait courante. Mais des chercheurs australiens et français se sont associés pour concevoir la meilleure chose suivante: un système qui dirige la lumière à travers les courants d’orage de l’air ondulé en agitant un miroir.

Le résultat est une liaison laser capable de maintenir la stabilité dans l’atmosphère avec une stabilité sans précédent.

Alors que les astronomes ont quelques astuces dans leur manche pour le corriger Distorsions atmosphériques Pour la lumière entrante, il était difficile d’envoyer un faisceau cohérent de photons depuis le sol vers un récepteur éloigné afin qu’ils restent ensemble et sur un point.

Garder les transmissions sur la cible et cohérentes – avec leurs phases restant précises – sur des centaines de kilomètres de détournement d’air nous permettra de connecter des instruments de mesure de haute précision et des systèmes de communication.

Les satellites peuvent rechercher des matériaux ou évaluer les niveaux d’eau avec une précision améliorée. Le transfert de données à grande vitesse peut nécessiter moins d’énergie et contenir plus d’informations.

L’auteur principal Ben Dicks Matthews, ingénieur électricien au Centre international de recherche en radioastronomie en Australie, a expliqué la technologie à ScienceAlert.

«Le terminal actif utilise principalement une petite caméra à quatre pixels, qui mesure le mouvement latéral du faisceau reçu», explique Dix-Matthews.

« Cette mesure de position est ensuite utilisée pour contrôler efficacement un miroir orientable qui maintient le rayon reçu au centre et élimine le mouvement latéral causé par l’atmosphère. »

En fait, le système peut être utilisé pour compenser les effets de torsion de l’air en mouvement en trois dimensions – pas seulement de haut en bas, ou de droite et de gauche, mais le long du trajet du faisceau, tout en maintenant le lien centré et ses phases dans l’ordre.

Jusqu’à présent, il n’a été testé que sur une distance relativement courte de 265 mètres (environ 870 pieds). Environ 715 mètres (un peu moins d’un demi-mille) de câble souterrain à fibres optiques reliaient l’émetteur et le récepteur pour transporter un faisceau à des fins de comparaison.

Les résultats étaient si stables qu’ils pourraient être utilisés pour relier les types d’horloges atomiques optiques utilisées pour tester la physique de base, telles que les théories de la relativité d’Einstein.

La preuve de concept étant correcte, il n’y a aucune raison de croire qu’une approche similaire ne visera jamais un jour le ciel et au-delà. Bien que certains obstacles doivent d’abord être surmontés.

« Au cours de cette expérience, nous avons dû effectuer l’alignement initial manuellement, en utilisant un laser de pointage visible aligné avec le faisceau infrarouge stable », a déclaré Dix-Matthews à ScienceAlert.

« Lors de la création de liaisons entre des horloges atomiques optiques, ce serait bien d’avoir un moyen de faire cet alignement approximatif plus facilement. »

Heureusement, les collaborateurs français travaillent avec Dix-Matthews sur un appareil qui accélérera le processus d’alignement initial approximatif, promettant une deuxième génération de technologie de liaison laser qui ne nécessitera pas une telle configuration incluse.

L’équipe a également constaté que les différences de température dans l’équipement affectaient la stabilité de phase, limitant la durée du signal à environ 100 secondes. Cet obstacle fera également l’objet d’améliorations futures.

Nous n’avons peut-être pas besoin d’attendre longtemps. Les chercheurs progressent déjà dans la mise à niveau de leurs systèmes.

«Nous commençons à utiliser un amplificateur laser de haute puissance qui devrait nous aider à faire face aux pertes d’énergie plus importantes attendues sur de plus longues distances, comme dans l’espace», déclare Dix-Matthews.

« Nous avons également complètement reconstruit notre terminal actif pour le rendre plus sensible aux basses énergies reçues et pour le rendre plus efficace pour annuler le mouvement du faisceau reçu. »

Étant donné que la technologie orbitale devient rapidement une priorité pour de nombreux fournisseurs de données et qu’elle remplira probablement notre ciel de satellites, les innovations qui rendent les systèmes de communication de connexion à travers notre atmosphère deviendront encore plus exigeantes.

Aussi utile que soit notre atmosphère, eh bien, pour nous garder tous en vie, il y a certainement des inconvénients à enterrer sous une couverture de gaz chaud.

Cette recherche a été publiée dans Communications de la nature.