¿Podría usarse la luz para transmitir información entre los satélites y la Tierra? El vapor de agua atmosférico se dispersa y absorbe la energía luminosa, pero supera ese obstáculo, y la luz transportará mucha más información y la moverá más rápido que las ondas de radio de las que dependemos actualmente. Un nuevo proyecto de investigación, apoyado por la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial, propone utilizar las propiedades de la luz para abrir un camino para los datos a través de las nubes.

"Mi trabajo consiste en comprender los componentes de la luz y manipularlos para que interactúen con la materia. En los últimos años, hemos visto más avances en el uso de la luz para imágenes biomédicas y computación cuántica, pero las propiedades fundamentales de manipular la luz son las mismas, y se puede hacer que la luz haga este trabajo, "dijo Moussa N'Gom, profesor asistente de física en el Instituto Politécnico Rensselaer.

Usando la luz para mover datos de forma inalámbrica, conocida como comunicación óptica de espacio libre, es común en aplicaciones que solo necesitan viajar una distancia corta, como unidades de control remoto por infrarrojos. Pero la confiabilidad, calidad, y la estabilidad de los datos transmitidos por luz se desploma cuando se utilizan a una distancia sustancial dentro de la atmósfera terrestre. Así como la luz del sol calienta las nubes y se refracta en un resplandor difuso, los datos que viajan en forma de luz se dispersan y se pierden entre los gases de la atmósfera.

En su laboratorio, N'Gom manipula los tres componentes principales de la luz:polarización, que controla la dirección del campo eléctrico de luz; fase, que altera la forma en que la luz interactúa con su entorno; y la amplitud de las ondas de luz, para crear luz especializada con capacidades inusuales. Puede usar la luz para visualizar tejidos vivos, cortar materiales duros con precisión, o mejorar la comunicación óptica.

Para enviar datos a través de la atmósfera, N'Gom usa un láser configurado para generar un pulso de luz tan breve, intenso, y uniforme que creará una pequeña esfera de plasma, un gas sobrecalentado creado por la interacción entre el pulso y el vapor de agua de las nubes, en el aire a lo largo de la trayectoria de la luz.

La esfera de plasma continúa absorbiendo energía de pulsos adicionales, lo que a su vez hace que se vuelva a enfocar y redirija los pulsos que se aproximan y genere una esfera adicional de plasma a lo largo del camino de la luz. Entonces el ciclo se repite.

Este efecto en cascada, resultante de la interacción repetitiva entre el tren de pulsos y el plasma, puede generar un filamento láser de hasta 100 metros. A lo largo de ese filamento las esferas de plasma producen una onda acústica que dispersa el vapor de agua a su alrededor. Y en el túnel transparente que se forma alrededor del filamento láser y su envoltura de plasma, N'Gom puede entregar un segundo flujo de datos de luz en forma de rosquilla que viaja del espacio a la Tierra sin degradarse.

Cada pulso dura solo del orden de un femtosegundo, 10X-15 segundos, un tiempo increíblemente corto durante el cual la luz viaja alrededor de 6 micrones, o el ancho de un cabello humano.

"En este mismo, período de tiempo muy corto, Puedo entregar mucha energía muy rápidamente, de repente, "N'Gom dijo." Y eso rompe la atmósfera. Es muy breve pero es tan fuerte y focalizado en un punto, y tendrás una línea completa, creando un agujero a través de las nubes que podemos usar para enviar información ".

Aunque cada pulso está compuesto de luz en el espectro visible, con longitudes de onda entre 400 y 800 nanómetros, y contiene una enorme cantidad de energía durante su duración, son tan cortos que el sistema no será visible, ni suponen un daño para la vida o el medio ambiente.

El proyecto, "Comunicación óptica de espacio libre a través de medios dinámicos" es compatible con $ 600 por tres años, 000 subvención.