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Un fascio laser che attraversa l’aria calda di Johannesburg e arriva dall’altra parte completamente sfigurato, eppure con i dati ancora leggibili: è questo il risultato ottenuto dai ricercatori della Wits University in Sudafrica insieme all’Università di Bordeaux, in Francia. Un esperimento apparentemente semplice nella sua messa in scena, ma che tocca uno dei problemi più fastidiosi delle comunicazioni ottiche all’aperto, cioè il fatto che l’atmosfera si comporta come una lente impazzita e rovina tutto quello che le passa attraverso.
Il test si è svolto nel West Campus della Wits University, con la luce trasmessa tra due edifici lungo un collegamento nello spazio libero di 270 metri. Nessun cavo, nessuna fibra, solo aria. E l’aria, come sa chiunque abbia provato a lavorare con la trasmissione ottica in esterni, è un mezzo tutt’altro che neutro.
Perché la turbolenza atmosferica è il vero nemico
Calore, vento, variazioni improvvise di densità: tutto questo agisce sul fascio luminoso deformandolo, allargandolo, spezzettandolo. La turbolenza atmosferica è la ragione per cui i sistemi di comunicazione ottica all’aperto richiedono normalmente apparati piuttosto complessi, pensati per correggere il segnale in modo continuo, istante dopo istante. Roba costosa, delicata, che va calibrata e mantenuta.
L’approccio seguito dal gruppo di ricerca ribalta la logica. Invece di combattere la deformazione cercando di raddrizzare il fascio, il sistema accetta che il fascio si deformi. Il punto è un altro: l’informazione fondamentale codificata dentro la luce resiste anche quando la forma esterna viene stravolta. Il messaggio arriva sfigurato ma intatto, per usare un’immagine grossolana ma efficace.
Il che, tradotto in termini pratici, significa poter fare a meno di quei sistemi di correzione continua che finora hanno rappresentato il collo di bottiglia economico e tecnico di questo tipo di collegamenti. Un collegamento ottico nello spazio libero che funziona senza dover inseguire ogni singola fluttuazione dell’aria cambia parecchio le prospettive di impiego.
I numeri del test sui 270 metri
I risultati raccolti durante l’esperimento parlano di una fedeltà dei dati superiore al 98% nella maggior parte delle condizioni misurate. Un valore alto, considerando che si tratta di un percorso all’aperto tra due edifici e non di un ambiente di laboratorio protetto e stabilizzato.
Anche nelle situazioni peggiori il sistema ha tenuto. Con turbolenza estrema la fedeltà è scesa all’86%, che resta comunque un livello di gran lunga superiore al collasso totale che ci si aspetterebbe da un fascio così maltrattato dall’atmosfera. È proprio questa differenza tra deformazione del fascio e integrità dell’informazione a costituire il cuore del lavoro svolto tra Sudafrica e Francia.
La distanza scelta, quei 270 metri tra due edifici del campus, non è casuale né simbolica: rappresenta uno scenario realistico, del tipo che si incontrerebbe nel collegare due strutture in un contesto urbano senza dover scavare per posare fibra. Il genere di applicazione dove la comunicazione ottica senza cavi avrebbe più senso, sulla carta, se solo l’atmosfera collaborasse un po’ di più.
Cosa cambia rispetto ai sistemi tradizionali
I sistemi attualmente in uso per le comunicazioni laser in spazio libero si affidano a ottiche adattive e correzioni in tempo reale, tecnologie mutuate in buona parte dall’astronomia. Funzionano, ma portano con sé complessità e costi che ne limitano la diffusione su larga scala.
L’idea sviluppata dai ricercatori della Wits University e dell’Università di Bordeaux punta invece sulla robustezza intrinseca del modo in cui l’informazione viene codificata nella luce. Meno hardware, meno calibrazioni, meno punti di rottura. Il fascio arriva storto, e va bene così, purché i dati che porta con sé restino leggibili all’arrivo.
