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MIT-Forscher kämpfen gegen das "letzte-Million-Meilen-Problem"

23.03.2006 | 09:40 Uhr

Die Forschungsarbeit des MIT könnte die interplanetare Kommunikation deutlich beschleunigen.

Wer über seine lahme lokale Wireless-Verbindung klagt, muss sich das Leid von Wissenschaftler vorstellen, die auf Informationen warten, die per Funk vom Mars zur Erde zurückgesendet werden. "Es kann Stunden dauern, bis die Daten übertragen sind", erklärt Karl Berggren, Assistenzprofessor am Department of Electrical Engineering and Computer Sciences des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Als Reaktion setzen Berggren und seine Kollegen nun auf Laserübertragung. Die Wissenschaftler haben einen kleinen Licht-Detektor entwickelt, der die Kommunikation zwischen Planeten auf Breitband-Niveau beschleunigen könnte. Das Gerät verbessert die Erkennungsfähigkeit bei einer Wellenlänge von 1.550 Nanometer auf 57 Prozent - die Frequenz wird auf der Erde genutzt, um Breitbandsignale in optischen Glasfaserleitungen zu transportieren. Herkömmliche Lichtdetektoren absorbieren maximal zwanzig Prozent des empfangenen Lichts.

Die Verbesserung könnte über kurz oder lang dazu führen, dass Astronauten Farbvideos aus dem All auf die Erde senden können. Zwar bewegen sich sowohl Laser- als auch Radiowellen mit Lichtgeschwindigkeit, Laser können aber ein größeres Datenvolumen transportieren. Aktuell beträgt die maximale Datenrate zwischen Erde und Mars rund 128 Kbit pro Sekunde.

Wegen der enormen Entfernung benötigen herkömmliche optische Systeme große Laser und eine Menge Energie, um großvolumige Datenpakete aus dem All auf die Erde zu schicken - Anforderungen, die von Satelliten und Raumschiffen in der Regel nicht erfüllt werden. Der neue Detektor umgeht dieses Problem, da er selbst schwache Signale von kleineren, stromsparenden Lasern empfangen könne, erklärt Berggren. Selbst einzelne Photonen im Infrarot-Bereich kann das Gerät entdecken.

Um die Sensibilität zu steigern, bedeckten die Wissenschaftler die Oberfläche des Detektors mit einer Antireflektionsschicht. Zusätzlich fungiert ein Supraleiter als Photonenfalle. Sollte sich das neue System im All bewähren, so Branchenkenner, könnte damit auch die Reichweite optischer Verbindungen auf der Erde optimiert werden. Einsatzmöglichkeiten für den Detektor sieht Berggren außerdem in den Bereichen Quantenkryptografie und Biomedical Imaging.

Ein Detailbericht der Entdeckung erschien in der Januar-Ausgabe der Zeitschrift "Optics Express". (Manfred Bremmer/hal)

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