Esplorando il potenziale della fibra ottica spaziale: un passo avanti nella comunicazione globale. Grazie anche all’ISS.
La fibra ottica rappresenta una delle più importanti innovazioni nel campo delle telecomunicazioni. Questa tecnologia sfrutta filamenti di vetro o plastica sottili, attraverso i quali viene trasmesso un segnale luminoso, per trasferire dati a velocità straordinarie. Rispetto ai tradizionali cavi in rame, la fibra ottica offre numerosi vantaggi: una maggiore larghezza di banda, una minore attenuazione del segnale e una maggiore resistenza a interferenze elettromagnetiche.
Utilizzata per una vasta gamma di applicazioni, dalla trasmissione di dati in internet ai collegamenti telefonici e televisivi, la fibra ottica è fondamentale per supportare la crescente domanda di connettività ad alta velocità nel mondo moderno. Le sue capacità di trasmissione dati a lungo raggio e in modo affidabile hanno reso la fibra ottica il cuore delle reti di comunicazione globali. Con l’emergere di tecnologie avanzate e il costante bisogno di innovazione, la ricerca di nuove applicazioni per la fibra ottica, incluso il suo utilizzo in ambienti spaziali come la Stazione Spaziale Internazionale, potrebbe rappresentare una frontiera entusiasmante per il futuro della comunicazione.
Le fibre ottiche trovano applicazione in diversi settori, tra cui medicina, difesa, cybersecurity e telecomunicazioni, sia sulla Terra che nello spazio. Recenti ricerche hanno dimostrato che le fibre ottiche prodotte in microgravità possono risultare di qualità superiore rispetto a quelle create in condizioni di gravità normale. La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) si propone come una piattaforma ideale per la produzione commerciale di queste fibre. L’indagine “Produzione di Fibra Spaziale Senza Difetti” (Flawless Space Fibers-1) ha come obiettivo quello di dimostrare nuove tecnologie di fabbricazione sviluppate da Flawless Photonics, mirate a migliorare la qualità e la lunghezza delle fibre ottiche prodotte nello spazio.
I risultati preliminari sono stati incoraggianti. Tra metà febbraio e metà marzo, l’indagine ha prodotto più di sette miglia (11,9 km) di fibra ottica, con otto produzioni (chiamate “draws”) che hanno superato i 700 metri. Un risultato significativo è stato il record di oltre 1.140 metri di fibra estratta in un solo giorno, superando il precedente record di 25 metri. Questo rappresenta una novità assoluta, poiché per la prima volta è possibile produrre fibre di lunghezza commerciale nello spazio. Le fibre create nello spazio sono destinate a tornare sulla Terra per un’analisi dettagliata della loro qualità.
Le fibre ottiche prodotte nello spazio utilizzano una lega di vetro chiamata ZBLAN, composta da zirconio, bario, lantano, sodio e fluoruri di alluminio, ognuno con diverse densità e temperature di cristallizzazione. Questa lega presenta proprietà uniche che permettono alla luce di viaggiare attraverso la fibra su un intervallo più ampio, fornendo oltre dieci volte la capacità delle fibre tradizionali a base di silice e trasmettendo una quantità di dati notevolmente superiore sulla stessa lunghezza di fibra. Se si riesce a produrre fibre sufficientemente lunghe e di alta qualità, l’efficienza aumentata della ZBLAN potrebbe tradursi in significativi risparmi energetici, riducendo la necessità di amplificare il segnale nelle trasmissioni a lunga distanza.
Tuttavia, quando le fibre ZBLAN vengono prodotte a terra, si formano dei cristalli che disperdono i segnali e rendono la fibra fragile. In microgravità, i cristalli crescono più lentamente, permettendo di raffreddare le fibre estratte prima che abbiano la possibilità di formarsi. Inoltre, le condizioni di microgravità contrastano gli effetti di sedimentazione, convezione e galleggiamento che limitano la lunghezza e la qualità delle fibre prodotte sulla Terra. Mentre i produttori utilizzano torri di caduta per lavorare la ZBLAN a terra, la produzione nello spazio offre un tempo maggiore per estrarre fibre più lunghe e, in ultima analisi, di qualità migliore.
Questa iniziativa è sostenuta dal Laboratorio Nazionale della ISS e coinvolge collaborazioni con l’Agenzia Spaziale del Lussemburgo, l’Università di Adelaide in Australia e le Applicazioni di Produzione Spaziale di NASA (InSPA). I risultati ottenuti potrebbero contribuire a ridurre i difetti indotti dalla gravità nei prodotti in vetro ottico sviluppati sulla Terra e promuovere modelli di produzione nello spazio, aprendo la strada alla creazione di altre fibre speciali di valore nello spazio.