Zweeds bedrijf gaat lasersatellietterminals van TNO verkopen

Het Zweedse bedrijf AAC Clyde Space gaat lasersatellietcommunicatieterminals die door TNO zijn ontwikkeld, produceren en verkopen. Hiervoor hebben AAC en TNO een licentieovereenkomst afgesloten. Zo moeten de lasersatellietterminals vercommercialiseerd worden.

De overeenkomst geldt voor twintig jaar en laat AAC Clyde Space de terminals produceren die in satellieten gebruikt kunnen worden. De terminals zijn 10x10x10cm groot en geschikt voor kleine satellieten, 'waarin AAC Clyde Space is gespecialiseerd'. Het Zweedse bedrijf wil de laserterminal op grote schaal produceren.

Voor de terminals gaat AAC Clyde Space samenwerken met FSO Instruments. Dit is een Nederlands bedrijf waar TNO ook een overeenkomst mee heeft afgesloten. FSO gaat optische koppen, optische banken en 'een systeem voor grove puntuitlijning' maken voor de laserterminals.

TNO werkt al langer aan de lasersatellietterminals en werkte eerder samen met de Noorse ruimtevaartorganisatie NOSA om de Norsat-TD-satelliet met laserterminal te lanceren. In januari dit jaar wist TNO voor het eerst die satelliet te verbinden aan het optische grondstation van TNO in Den Haag. "Deze succesvolle veldtest betekende een wereldprimeur voor snelle optische communicatie naar de aarde met behulp van een kleine en lichtgewicht optische terminal met Nederlandse technologie", schrijft TNO.

De lasersatellietcommunicatie is volgens TNO sneller en veiliger dan de huidige radiofrequenties die worden gebruikt voor satellietcommunicatie. De laserverbindingen zouden honderd tot duizend keer sneller zijn. De verbeterde veiligheid zou komen doordat de laserstralen 'zeer smal' zijn, in tegenstelling tot de 'brede radiosignalen'. Dit betekent dat het lastiger is om de lasersignalen te onderscheppen. De laserverbindingen zijn te gebruiken met vaste grondstations, vliegtuigen en onbemande luchtvaartuigen. TNO verwacht dat de wereldwijde vraag naar lasercommunicatie in 'de nabije toekomst' exponentieel zal groeien, onder meer door de 'toenemende vraag naar commerciële en overheidsgegevens'. TNO meldt niet hoeveel AAC betaalt voor de licentieovereenkomst.

Reacties (48)

[RAAF12]

Het lijkt mij dat dit niet werkt bij zware regen en bewolking. De laserstraal kan daar niet doorheen prikken. Een mooi weer oplossing.

[Skit3000]

Volgens mij was een deel van de (eerdere) testen die ze hebben uitgevoerd juist om het verstrooien van het licht te corrigeren (met "adaptive optics pre-correction to ease atmospheric turbulence effects"): YouTube: Distorted laser beams: Next step in free space communication | TNO

Within the TOmCAT project we use terabit feeder link technology for communication with geostationary satellites.
It uses adaptive optics pre-correction to ease atmospheric turbulence effects.
This technology creates a distorted laser beam, when leaving the ground terminal.
Which is then restored by the atmospheric turbulence, before arriving at the satellite.

[Reactie gewijzigd door Skit3000 op 22 juli 2024 20:37]

[svenvbins]

Adaptieve optiek werkt zeker bevorderend, maar heeft vooral zin bij turbulentie. Zware regen en bewolking doet het niet zoveel tegen, daar is verlies van signaalsterkte een groter probleem dan verlies van bundelkwaliteit.

Dat gezegd hebbende, er loopt ook een hele tak van onderzoek naar het (nog beter) kunnen voorspellen van weerspatronen. Hoeveel dagen per jaar is grondstation X niet bereikbaar in verband met slecht weer? Hoeveel dagen hiervan kun je het signaal dan via grondstation Y laten lopen, dat wél beschikbaar is?

[SpaghettiCake]

Meh. Ik heb de berekening niet helemaal gedaan over signaalsterkte maar kan me echt niet voorstellen dat wolken en/of zware regen echt werkelijk verschil gaan uitmaken. In de atmosfeer zitten toch al best wel heel veel watermoleculen en andere aerosolen die zorgen voor verstrooiing van een lichtbron. En dan hebben we het met een laser over miljarden en miljarden en miljarden fotonen die binnenkomen per seconde, en ik kan me echt niet voorstellen dat de waterdichtheid van een wolk miljarden keren groter is dan die van 'heldere' lucht.

Durf wel een wedje te leggen dat de mensen bij TNO slim genoeg zijn om hierover na te hebben gedacht, er zijn dan ook golflengtes die amper worden gehinderd door water of broeikasgassen in de atmosfeer, en dus zo goed als recht door wolken heen kunnen zien. In hun promo videos hierover zie je ook geen zichtbare laser, dus ze zullen wel iets met een aantal micrometer golflengte gebruiken wat dus niet kankerverwekkend is, niet zichtbaar is, en best wel goed door de atmosfeer (inclusief wolken) kan gaan zonder verstrooid te worden.

Het hoeft dan ook niet helemaal perfect te zijn en recht door alle wolken te schijnen, maar als ze tenminste zorgen dat een deel van de laserstraal recht door een wolkenlaag van zeg 3-5km dik kan gaan dan heb je het probleem al zo goed als opgelost en dan kan je berusten/hopen op het feit dat je van plan bent om toch tig van dit soort mini-satellietjes de ruimte in stuurt en er vast wel één of twee tegelijkertijd contact kunnen maken met welk base-station danook.

[svenvbins]

Je spreekt met één van die mensen bij TNO Een oud-collega van me werkt inmiddels bij FSO, en ik houd mezelf o.a. bezig met propagatie van laserbundels door de atmosfeer - zij het bij een andere groep voor andere toepassingen.

Ja, je kunt verschillende golflengtes gebruiken, maar uiteindelijk ben je toch enigszins beperkt tot de golflengtes waarvoor we efficiente infrastructuur (laserbronnen & detectoren) hebben. Er zit inderdaad veel vocht in de atmosfeer, maar op het moment dat je het over wolken ipv slechts een hoge luchtvochtigheid hebt, komt niet enkel absorptie maar ook verstrooïng om de hoek kijken.
Het verschil in transmissie tussen heldere lucht en bewolking hoeft overigens ook echt geen factor miljarden te zijn. Je hebt dan wel een bak met fotonen, maar je hebt er ook een bak nodig om voldoende snel en nauwkeurig je data-overdracht te doen.

Ik kan je in ieder geval vertellen dat er geen golflengtes zijn die (zo goed als) recht door wolken heen kunnen kijken - zolang we in het zichtbare en nabij-infrarood blijven. Langere golflengtes kunnen dat beter, maar dat noemen ze dan weer radio- of radar

Edit: Ik ben blijkbaar halverwege je post gestopt met lezen...
Qua golflengte: Klopt, een fijne golflengte is 1550 nm: Onzichtbaar, relatief oogveilig, relatief goede transmissie en veelgebruikt dus veel (goede) bronnen en detectoren.
En ik ben het verder met je eens dat niet ál het licht door de wolken hoeft te gaan, maar als je een significant deel kwijtraakt aan verstrooïng, een significant deel aan absorptie, een significant deel aan bundelverstoring (door turbulentie) en nog een significant deel aan diffractie dan blijft er niet heel veel over. En dan komt je dus inderdaad op dat punt terecht dat je op sommige momenten een grondstation beter even kan afschrijven en op een ander station of satelliet moet overstappen.

[Reactie gewijzigd door svenvbins op 22 juli 2024 20:37]

[Cerberus_tm]

Hmm en wat zou dan de conclusie zijn wat betreft de werking van dit systeem van TNO tijdens zware bewolking met regen? Zou je dan nog wel een werkbare verbinding overhouden met deze laser, of niet?

[svenvbins]

In mijn ogen krijg je met dit systeem (of elk ander lasersysteem) geen satelliet-grondstation-link voor elkaar bij zware bewolking+regen.

Dat betekent echter niet dat het daarmee nutteloos is - voldoende situaties waarin het weer beter is, of je met een omweg op je bestemming kan komen, en je hebt ook nog satelliet-satellietcommunicatie, al weet ik niet of dit systeem daar ook voor geschikt is.

[Cerberus_tm]

OK merci. Wel lastig voor aan het front on Oekraïne.

[SpaghettiCake]

Ha dat is een goeie Dankje voor de reactie, ik doe nu mijn master in natuurkunde en moet toegeven dat toen ik net naar de uni fietste me al een beetje een sukkel voelde want welke golflengte kleiner dan radio gaat nou niet verstrooid worden door al een paar honderd meter wolken. Er zijn dan zoveel redelijk grote waterdruppels dat de padlengte van een foton waarschijnlijk maar een aantal meters is.. En jij weet er natuurlijk een stuk meer over dan ik dus echt goed te horen. In de praktijk is het toch altijd net wat moeilijker dan ik vaak nog denk als student...

Maar misschien een vraagje aan jou omdat je er waarschijnlijk een stuk meer over weet dan ik. Waarom kan dit niet met die iets langere golflengtes als zeg zelfs nog 15-25um? Dat moet meer dan klein genoeg zijn dat iemand het signaal niet meer redelijk kan onderscheppen en je dus juist wel door de wolken kan zien? Of is de frequentie inherent aan de technologie die ze gebruiken dus zouden ze zelfs liever kleiner gaan maar dan wordt het simpelweg te gevaarlijk voor mensen en vliegtuigen (en niemand wil een grid van laserstralen als dystopische nachthemel ).

[svenvbins]

Geen probleem!

Te lange golflengtes (maar nog steeds korter dan radio) geeft ook weer een probleem. De atmosfeer heeft een aantal 'transmissievensters' waar de transmissie hoog is, maar voor golflengtes hierbuiten is de atmosfeer nogal ondoorzichtig. Zie bijvoorbeeld hier of hier.

Zoals je ziet zijn er transmissievensters in het zichtbare spectrum (duh), en dan nog het een en ander rondom (nabij)infrarood, 0.8-2.5µm, 3-5µm en 8-14µm. Daarboven slaat alles weer dicht (dankjewel, waterdamp...) totdat je weer bij de microgolven uitkomt.

Los hiervan heb je inderdaad nog steeds te maken met techniek. Er zijn wel laserbronnen in die langere golflengtes, maar die hebben volgens mij veel specialistischere toepassingen, en zijn zeker niet zo ver uitontwikkeld als de bronnen die je in bijna alle (laser-gebaseerde) telecomapparatuur vindt.

[Skit3000]

De lasersatellietcommunicatie is volgens TNO sneller en veiliger dan de huidige radiofrequenties die worden gebruikt voor satellietcommunicatie. De laserverbindingen zouden honderd tot duizend keer sneller zijn.

Met het doel van een veiligere verbinding lijkt een verlies van signaalsterkte van 99% bij zware bewolking en/of saharazand of andere deeltjes in de lucht uiteindelijk nog steeds in alle opzichten beter dan gebruik te maken van "huidige satellietcommunicatie radiofrequenties".

In plaats van "veiliger" zou ik trouwens liever spreken over "betrouwbaarder". Het grootste gevaar wanneer je denkt aan "buitenlandse actoren" met betrekking tot communicatie is misschien niet dat ze dit af kunnen luisteren (je kunt/moet de data namelijk coderen), maar dat ze communicatie kunnen verhinderen. Radiosignalen kunnen redelijk makkelijk verstoord worden, terwijl je bij lasercommunicatie de ontvangstunits zo af kunt stellen dat ze alleen licht uit een bepaalde richting toelaten.

[Keypunchie]

Grondstation bovenop een hoge berg (wel nog even glasvezeltje ernaar toe trekken!)

[mavytan]

Dat hangt af van welke golflengte gebruikt wordt voor de laser. Met de juiste golflengte prikt zo'n laserstraal zo door de atmosfeer heen, wolk of geen wolk maakt niet uit.

[svenvbins]

Met het risico betweterig te klinken: Welke golflengte dan? Dat zou mijn werk echt een stuk makkelijker maken

[mavytan]

Prima dat je het vraagt. Als je het absorptiespectrum erbij pakt (deze bijvoorbeekld https://en.wikipedia.org/...ctrum_of_liquid_water.png) dan zie je dat er een minimum is ergens tussen 370 en 390 nm, ofwel op de grens van zichtbaar licht en ultraviolet. Ook hier wordt een deel geabsorbeert, maar op de dikte van een wolk zo weinig dat het geen problemen zou moeten opleveren.

Na nog iets langer nadenken realizeer ik met wel dat een wolk uit een heleboel kleine druppeltjes bestaat die het licht verstrooien (ook als het niet geabsorbeert wordt). Ik kan met goed voorstellen dat dit wel tot probelemen leidt.

[CivLord]

Dat effect zal bij verschillende golflengtes licht (inclusief IR en UV) waarschijnlijk verschillen.
Maar dan nog hoeft het geen probleem te zijn. Wanneer een satelliet bv. elke dag gegevens naar een grondstation moet zenden, per dag een paar maal in de buurt van een grondstation komt, er grondstations op verschillende locaties zijn en in geval van nood de gegevens een paar dagen aan data kan opslaan, is er altijd wel ergens een moment zonder bewolking.

[ucsdcom]

Dit klinkt ook als een zinnige vervanging voor straalzenders gewoon tussen aardse locaties. Of zie ik daarmee veel over het hoofd?

[downtime]

Je ziet de atmosfeer over het hoofd, om maar te beginnen, lasers hebben in de atmosfeer veel minder bereik dan in vacuum.

[Alxndr]

Het is geen algemeen bekend experiment om lasers naar de maan te schieten waar ze reflectors hebben achtergelaten?

Ben ik dan echt zo'n nerd?

[downtime]

Het is geen algemeen bekend experiment om lasers naar de maan te schieten waar ze reflectors hebben achtergelaten?

En waar is de maan? In de atmosfeer? Ben ik dan zo'n nerd?

[FreezeXJ]

Om er te komen moet je de hele atmosfeer door... en voor het antwoord moet je er nog een keer doorheen. In alle gevallen geldt dat de verstrooiing (en vermindering van bereik) niet heel relevant zijn, het is prima mogelijk.

[downtime]

Maar de vraag was niet of het mogelijk is. De vraag was of het een goede vervanger voor straalzenders was. En ik weet daar het antwoord niet op maar ik weet wel dat de performance van een laser in de ruimte heel weinig zegt over performance in de atmosfeer.

[CivLord]

Maar recht omhoog is de atmosfeer maar ongeveer 100 km dik, waarvan het onderste deel, dat de meeste verstrooiing veroorzaakt, nog veel dunner is.
Met een straalzender om twee punten op het oppervlak met elkaar te verbinden zit je enkel in die onderste laag. Op een paar kilometer afstand zal dat waarschijnlijk weinig invloed hebben, maar wanneer je zendmasten op tientallen kilometers afstand met elkaar wilt verbinden zal dat grote problemen opleveren. Zeker bij mist of regen.

[Alxndr]

Uhm, om naar de maan en terug te komen moet je heen en weer door de atmosfeer...? Dat is dus zelfs als we de ruimte negeren het dubbele van een satelliet die alleen vanuit de ruimte naar aarde zend.

Maar wat ik tussen de regels door probeerde te zeggen is dat ik het opmerkelijk vind dat je toegeeft er niet veel van af te weten, maar wel durft te suggereren dat een bedrijf als TNO zo'n voordehandliggende vraag over het hoofd gezien zou kunnen hebben.

[vinkjb]

Alles gaat in de cloud tegenwoordig.

[Anoniem: 584966]

Lijk mij eerder door de cloud ipv in de cloud

[Gwaihir]

Wat gebeurt er als een mens, dier, of camera in een laserstraal kijkt? Bij een zendend grondstation (kijker kijkt in het signaal op volle kracht) ben ik wel nieuwsgierig of dat veilig uitpakt. Bij straalzenders speelt dit probleem dus altijd.

[Alxndr]

Dan heb je het dus alleen over vogels? Hoe moet een mens of ander dier boven het grondstation komen?!

[willemb2]

Per vliegtuig, helikopter, luchtballon of bemand ruimtevaartuig.

[Alxndr]

OK, een luchtballon zou je je hoofd nog over de rand kunnen stekken, maar vliegtuigen en helikopters hebben geen glazen bodems?

Laten we zeggen dat die laser maximaal maximaal 1 cm breed is, hoelang duurt het om er doorheen te vliegen?

luchtballon @ 8 km/y = 0,45 ms
helicopter @ 80 km/u = 0,045 ms
vliegtuig @ 800 km/u = 45 μs
ISS @ 8000 km/y = 4,5 μs

Hoeveel vermogen moet die laser dan hebben om een effect te hebben of schade te kunnen veroorzaken?

[Aldy]

Maar zo'n vogel kan ook een vogelpoepje op het grondstation achterlaten. Ga er maar niet op in, want dit is net zo'n onzin als die andere voorbeelden om blind te worden.
Trouwens, wat doen ze met die experimenten op de maan?

[roches]

Dat experiment op de maan met de reflectors is om de exacte afstand tussen de maan en de aarde te berekenen met laserstralen.

[Aldy]

Grappig, want om de afstand tussen de maan en de aarde te berekenen heb je helemaal geen laser nodig. Ik ga er voor het gemak maar van uit dat dit iets is om in de toekomst iets anders mee te doen.

[The_Woesh]

Je moet bedenken dat de afstand naar de satelliet op 200 tot 500 km groot lijkt maar dat 50% van de aardse atmosfeer in de eerste 6 km zit, daarboven neemt de dichtheid dus echt snel af.

Op aarde worden laserstralen ook wel gebruikt, maar niet voor langere afstanden (zeg 30km+) omdat het verlies door de atmosfeer te groot wordt.

[Alxndr]

Volgens mij komt dat niet door de atmosfeer maar door de kromming van de aarde. Twee antennes die 30 km uit elkaar staan moeten al 70m hoog zijn om elkaar te kunnen zien.

[HenkEisDS]

Denk dat je daar in het radiospectrum wilt blijven omdat radiosignalen makkelijker door obstakels zoals wolken en mist kunnen reizen. Er bestaan directionele antennes, bijvoorbeeld tussen zendmasten, maar die werken volgens mij met hoogfrequentie radio.

[Zer0]

Dat kan, is ook niet echt nieuw, Free-space optical communication wordt al langer gebruikt, maar nooit echt doorgedrongen.
Volgens mij leverde GeoDesy "vroeger" 1 Gbps P2P laser gebaseerde oplossingen.

[t2012]

Leuk woord voor scrabble: lasersatellietcommunicatieterminals

[Ivolve]

Misschien een domme vraag maar worden laser signalen niet geblokkeerd door wolken?

[Arjan A]

Uit het artikel: "De laserverbindingen zijn te gebruiken met vaste grondstations, vliegtuigen en onbemande luchtvaartuigen."
Ik denk dat een grondstation daar zeker last van heeft, maar als je je arsenaal uitbreidt met een aantal (onbemande) luchtvaartuigen de bewolking een stuk minder blokkeert.
Vraag ik me vervolgens wel af: hoe is de communicatie met het luchtvaartuig? Gebeurt dat dan alsnog op basis van radio?

[MazDaMan1970]

Dat vroeg ik mij ook al af. Net zoals bij radio communicatie kunnen (onweers)wolken de verbinding verstoren, maar het lijkt mij dat licht er iets minder voor gevoelig is (correct me if I'm wrong...)

[Eksit]

Als ze met lasers door de cloud gaan schieten, wat is dan het risico dat mijn data daar beschadigd?

[CivLord]

Zorgen voor on-prem backup of een cloudoplossing met lasershielding gebruiken.

[Merik]

Ook interessant hierbij is dat het ook veel minder energie kost om een laser dan een radiogolf op te wekken. Bij de Voyager sondes die nog steeds actief zijn en inmiddels ruim 20 billioen kilometer van aarde zweven buiten het zonnestelsel, is dit een groot probleem met de energievoorziening die aan boord is.

[Osiummaster]

Denk je lekker bezig te zijn duurzame wetenschappelijke ontwikelingen voor de planeet aan het maken, gaat TNO er mee aan de haal om het aan drone-makers te verkopen

[ATIradeon8500]

Wat ontzettend knap is aan deze ontwikkeling van TNO is het uitlijnen van de laser verbinding tussen een satelliet en een vliegtuig of drone.
Het is al ongelooflijk dat het uberhaubt mogelijk is om een vorm van een handshake te krijgen op deze afstand en dan moet dat dus ook nog eens vanaf een vliegtuig...... En houdt die verbinding dan maar eens in stand.....

Respect voor deze techniek!