Van Darwin tot 1000 keer sneller surfen op het internet

ESA is op zoek naar nieuwe manieren om andere planeten waar te nemen. In plaats van spiegels en lenzen in de ruimte te brengen, zo denkt ESA, kunnen optische systemen in miniatuur op een microchip gebouwd worden. Als spin-off daarvan zouden met dergelijke geïntegreerde optica netwerken van computers op de aarde met hoge snelheid gegevens kunnen gebruiken.

Optica in plaats van elektronica

Het internetverkeer kan vergeleken worden met het verkeer: een auto kan snel rijden op een recht stuk weg maar moet fel vertragen wanneer hij op een kruispunt van richting wil veranderen. Hetzelfde verschijnsel doet zich voor op de informatiesnelweg. Lichtbundels transporteren gegevens met hoge snelheid via glasvezelkabels. Deze gegevens arriveren bij computers, servers, die ze naar hun eindbestemmingen sturen. Momenteel moeten de lichtsignalen worden omgezet in elektriciteit en dat zorgt voor vertragingen.

Elektronen bewegen met een snelheid van enkele kilometer per seconde door een circuit, terwijl het licht een snelheid heeft van bijna 300.000 kilometer per seconde. Met geïntegreerde optica zouden de gegevens niet worden omgezet en als licht doorheen de chip in de goede richting gesluisd worden. Onderzoekers noemen dit domein geïntegreerde optica, een verwijzing naar het geïntegreerde circuit waarop de chips zijn gemonteerd. In plaats van elektronica wordt geminiaturiseerde optica op een microchip aangebracht.

Zoeken naar andere planeten

ESA wil in de toekomst op een meer gesofisticeerde wijze naar planeten buiten ons zonnestelsel zoeken. Twee plannen steunen op het combineren van het licht van dergelijke planeten in een aantal verschillende telescopen. Dit is de Darwin-missie en zijn voorganger, het Ground-based European Nulling Interferometer Experiment (GENIE) van ESA en ESO.

Wanneer men lichtbundels combineert zijn er traditioneel bewegende spiegels en lenzen nodig om de bundels te richten naar waar men dat wil. Maar een bewegend systeem kan stuk gaan. Of zoals Malcolm Fridlund, projectwetenschapper voor Darwin en GENIE, het uitdrukt: ‘Het zou zeer wenselijk zijn over te schakelen naar geïntegreerde optica, die veel kleiner is en geen bewegende onderdelen bevat.’

Studies

Wenselijk zeker, maar ook moeilijk. Momenteel is geïntegreerde optica een wetenschap die nog ver achterop loopt in vergelijking met de technologie van de geïntegreerde circuits. Om deze reden financiert ESA twee studies.

Aan Astrium is gevraagd een traditionele optische aanpak te bestuderen en Alcatel onderzoekt een oplossing met geïntegreerde optica. ‘We zullen over iets meer dan een jaar beslissen of we bij GENIE geïntegreerde optica zullen gebruiken’, zegt Fridlund.

In de toekomst zal Darwin, de ambitieuze ESA-missie om andere planeten zoals de aarde te vinden, misschien ook geïntegreerde optica gebruiken maar met langere golflengten van licht dan GENIE. Dit is nog niet verkend terrein van geïntegreerde optica. Maar Fridlund bekijkt momenteel voorstellen van bedrijven, die de uitdaging willen aangaan.

Sneller op het internet

‘Wat ik in deze voorstellen zie maakt me bijzonder optimistisch’, zegt Fridlund. ‘Ik weet nog niet of geïntegreerde optica in het midden-infrarood enige commerciële toepassingen heeft, maar zolang we die niet ontwikkelen zullen we het nooit weten.’

Als de aanpak met geïntegreerde optica werkt, kan de beloning wel eens heel groot zijn en meer inhouden dan een vlottere speurtocht naar andere planeten. Hier op de aarde zou er 100 tot 1000 keer sneller op het internet kunnen worden gesurft. De gevolgen daarvan zouden adembenemend zijn.

Achtergrond

Darwin

Darwin bestaat uit een vloot van acht ruimtetuigen die op zoek gaan naar planeten zoals de aarde en hun atmosfeer analyseren op chemische sporen van leven. Aan boord van zes ruimtetuigen bevinden zich telescopen. Het zevende zal het licht van deze telescopen combineren en aldus het equivalent van een spiegel simuleren die veel groter is dan één enkele telescoop. Het achtste ruimtetuig zal de communicatie met de aarde en de vloot verzorgen. Momenteel wordt de missie bestudeerd voor een eventuele lancering na 2014.

GENIE

GENIE (Ground-based European Nulling Interferometer Experiment) is een instrument van ESA en ESO dat gebruik maakt van de Very Large Telescope (VLT) van ESO in Chili. De VLT is een geheel van vier telescopen met een diameter van elk 8 meter. Eenmaal operationeel is GENIE een goede voorbereiding voor astronomen die later met Darwin zullen werken. Eén van de belangrijkste taken van GENIE zal de samenstelling zijn van de lijst met sterren die Darwin moet onderzoeken. GENIE zal hemellichamen waarnemen die geen ster konden worden, de zogenaamde bruine dwergen, en – als het instrument aan de verwachtingen voldoet – misschien ook een aantal van de reeds ontdekte grote planeten waarnemen. Tot nu toe werden deze werelden nog niet rechtstreeks waargenomen. Hun bestaan is alleen bekend door de invloed die ze uitoefenen op de beweging van de sterren waarrond ze draaien. GENIE zal naar verwachting operationeel zijn tegen 2006.

Meer informatie:

ESA Communication Department
Media Relations Office
Paris, France
Tel: +33(0)15369 7155
Fax: +33(0)1 5369 7690

Malcolm Fridlund, ESA Darwin & GENIE Project Scientist
ESTEC, The Netherlands
Tel: +31 (0)71 565 4768
Email: malcolm.fridlund@esa.int

Anders Karlsson, ESA Darwin Project Manager
ESTEC, The Netherlands
Tel: +31 (0)71 565 3532
Email: anders.karlsson@esa.int