Китайская Обсерватория Пурпурной горы Китайской академии наук (CAS) провела первый в мире эксперимент по беспроводной передаче данных на большое расстояние в терагерцовом диапазоне. На удаление 1,2 км было передано видео высокой чёткости с помощью сигнала с мощностью на шесть порядков слабее обычной мобильной базовой станции, что стало первой в мире беспроводной передачей данных в диапазоне свыше 0,5 ТГц.

Источник изображения: Purple Mountain Observatory of the Chinese Academy of Sciences

Астрономов неспроста подключили к эксперименту, хотя в его разработке и постановке участвовало много коллективов китайских учёных, включая исследователей Китайской академии инженерной физики, Шанхайского педагогического университета, корпорации China Electronics Technology Group, Технического института физики и химии CAS и Чанчуньского института оптики, точной механики и физики CAS. Обсерватория Пурпурной горы Китайской академии наук (Purple Mountain Observatory of the Chinese Academy of Sciences) десятилетиями занимается изучением Вселенной в субмиллиметровом диапазоне. Послания инопланетным цивилизациям она не передаёт (с передатчиком помогли смежники), но слабые сигналы её сотрудники принимать научились и реализовали свой опыт в сверхчувствительном сверхпроводящем датчике для приёма сигналов в терагерцовом диапазоне.

«Представьте себе микроволновую связь как дорогу с двумя полосами движения. Терагерцовая связь — это всё равно что расширить дорогу до шести или восьми полос из-за более широкого и насыщенного спектра», — сказал в интервью государственному телеканалу CCTV Ли Цзин (Li Jing), профессор-исследователь CAS, который работал над экспериментом.

Терагерцовый диапазон лежит между микроволновым излучением и инфракрасным. Например, в NASA инфракрасные лазеры начали использовать для связи с дальним космосом. В земных условиях лазерная связь менее практична, тогда как терагерцовый диапазон ещё пробивает атмосферные осадки и позволяет увеличить пропускную способность. Собственно, будущая сотовая связь 6G уже снизу вторгается в этот диапазон.

Передача данных в терагерцовом диапазоне на более высоких частотах может использоваться для магистральных каналов или для связи с космическими аппаратами. Для своего пятидневного эксперимента китайские астрономы использовали штатный телескоп — субмиллиметровую антенную решётку. В коммерческом исполнении это будет что-то более простое.

Китайские учёные опубликовали статью, в которой рассказали о неожиданной практической ценности технологии связи шестого поколения (6G). Выяснилось, что терагерцовый диапазон позволяет надёжно детектировать ничтожные колебания воды на поверхности океана. Такие возмущения никогда ранее не удавалось фиксировать, а они могут обнаружить не только подводную лодку, но и обозначить её тип, скорость и направление движения.

Источник изображения: Xinhua

Многолетние и обширные исследования в области сотовой связи 6-го поколения подтолкнули к созданию совершенных приёмников и передатчиков, работающих в диапазоне терагерцового излучения (в промежутке между инфракрасным и микроволновым). Создание компактных и чувствительных терагерцовых детекторов не за горами. Базовые технологии для этого есть, и дело лишь за дальнейшей миниатюризацией и постановке на поток. Терагерцовые сканеры можно будет устанавливать на малые БПЛА для слежения за окружающей средой и не только.

Учёные из Национального университета оборонных технологий в статье в китайском рецензируемом журнале Journal of Radars рассказали об эксперименте, поставленном в Жёлтом море. На выносном манипуляторе расположили датчик, чувствительный в терагерцовом диапазоне, а в воды моря опустили звуковой излучатель, имитирующий шум работы двигателей подводной лодки. В ясную погоду с небольшим волнением датчик смог обнаружить на поверхности моря рябь высотой от 10 до 100 нм, которую создавал источник звука.

Расшифровка картины волн от искусственного объекта способна указать тип подводной лодки, её направление и скорость движения. Рои беспилотников с такими датчиками смогут патрулировать акваторию и вместе с другими методами обнаружения собирать стратегическую информацию. Эти же датчики могут с тем же успехом следить за состоянием среды от мониторинга погодных условий, до слежения за морскими видами промысла.

Аналогичная технология может быть использована для подводной связи. Звуковой передатчик создаст на воде соответствующую сообщению рябь, а алгоритм переведёт снятые показания в читаемый сигнал. Подобные каналы связи, считают учёные, будут защищены от перехвата просто в силу ничтожности возмущений.