Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Híradástechnikai Tanszék
Kvantum kommunikáció használata az őrtávközlésben
Bacsárdi László
[email protected] 2009. április 14.
Gondolatok az őrkorszakról • „Képtelenség a Holdra lıni, mert a leghevesebb robbanóanyag sem tud akkorát lıni, hogy eljusson a Holdra” • „Az őrkutatás merı humbug” • „Erkölcsi jogunk csak akkor lesz a világőrbe menni, ha megállítottuk az éhezést s a Földön lévı bajokat”
Bacsárdi László, 2009. április 14.
2
Gondolatok az őrkorszakról • „Eljön az idı, amikor olyan szerkezetet építünk, amellyel madarak módjára repülünk keresztül az égbolton, miközben nyugodtan olvashatunk.” (Roger Bacon) • „A Föld az emberiség bölcsıje, de nem maradhatunk örökké bölcsıben” (K. E. Ciolkovszkij)
Bacsárdi László, 2009. április 14.
3
Gondolatok az őrkorszakról
„A dongó fizikailag nem lenne képes repülni. De a dongó ezzel nincs tisztában, úgyhogy továbbra is repül.” (Mary Kay Ash)
Bacsárdi László, 2009. április 14.
4
Az őrkoszak kezdetei Szptunyik-1 1957. október 4. Lajka kutya (Szputnyik-2) 1957. november 3. Gagarin repülése 1961. április 12. John Glenn repülése 1962. február 20.
Bacsárdi László, 2009. április 14.
5
Bacsárdi László, 2007. november 23.
6
Az őrkoszak kezdetei Explorer-1 (1958.02.01.) Pioneer-1 (1958.10.11.) Vanquard-1 (1958.03.01.) SCORE (1958.12.18.) Telstar-1 (1962.07.10) Intelsat-1A (196504.06)
Bacsárdi László, 2009. április 14.
7
Magyar részvétel 1946.: Bay Zoltán-féle holdradar-kísérlet 1968. aug. 20-21.: amerikai mőholdon sikeres mőholdátviteli kísérlet 1974.: Interkozmosz-12: fedélzeti elektronika fejlesztése 1980.: Farkas Bertalan őrrepülése (Magyari Béla tartalékőrhajós) 2007.: Charles Simonyi őrutazása (rádióamatır-kapcsolatok, PILLE) 2009.: Charles Simonyi második őrutazása (rádióamatır-kapcsolatok, „Simonyi-Pille 2” kísérlet Bacsárdi László, 2009. április 14.
8
Jövı a jelen pillanatban •
Őrszemét
•
A világőr semlegessége
•
Visszatérés a jövıbe (Holdra)
•
Emberes őrutazások
•
Alkalmazások
Bacsárdi László, 2009. április 14.
9
Mőholdpályák • Mőholdpályák – LEO – MEO – GEO
Bacsárdi László, 2009. április 14.
10
Őrtávközlés • Őrhírközlés: a hírközlés része az őrrendszer (részben vagy teljes egészében) • Őrrendszer: őreszköz + a teljes apparátus • aktív és passzív rendszerek
Bacsárdi László, 2009. április 14.
11
Őrtávközlés • Szolgáltatás – Pont-pont – Területi elosztó – Globális hírközlés – Mősorszóró rendszerek
Bacsárdi László, 2009. április 14.
12
Távközlési mőholdak • A távközlési mőholdak – Telekommunikáció segítése rádió- és mikrohullámú frekvenciákon – Geoszinkron, geostacionárius, LEO – Lézeres kommunikáció – késleltetések
Bacsárdi László, 2009. április 14.
13
Kvantumkommunikáció • Lehetıvé teszi • nagyobb sávszélesség elérését (effektív sávszélesség), amelyre az új nagy információkapacitású rendszereknek szüksége van • a mőholdas mősorszórás minıségének növelését • különbözı biztonsági problémák hatékony megoldását (pl. kriptográfia) • A kommunikációt négy módon segítheti
Bacsárdi László, 2009. április 14.
14
Kvantumkommunikáció • Nyílt légköri kommunikáció • száz kilométeres nagyságrend • Föld görbülete is számít
• Alacsonypályás mőholdas kommunikáció • néhány száz km magasságban keringı mőholdak, kódolás
• Mőholdas mősorszórás • • • •
36.000 km magasan keringı mőholdak 27 MHz-es jelet használunk a kódolásban (QPSK) egy szimbólum két bitet kódol - 55 Mbs napjainkban egy tévécsatorna 2-5 Mbs között van > 5-6 fér el
• Mőhold-mőhold kommunikáció
Bacsárdi László, 2009. április 14.
15
Biztató jelek • 1991 – elsı megvalósítás, 30 cm-es távon – laboratóriumi körülmények között: 205 méter – külsı körülmények között: 75 méter
• 1998 – Los Alamos National Laboratory, 950 méteres táv, éjszakai körülmények
• 2002 – ugyanez a kutatólaboratórium demonstrálta 10 kilométeres távon (9,81 km), nappali és éjjeli idıszakban is
• 2006 – 144 km nemzetközi kutatócsoport
• 2008 – folytatódó munka (NICT, QUEST) Bacsárdi László, 2009. április 14.
16
Összefoglalás • jövıbeli szabadtéri kvantumcsatornán: – légkör zavaró hatásának minimalizálása; – a szabadtéri távolságok növelése (a jel megfelelı erısítése); – megfelelı küldı- és vevıberendezések építése • a sikeres kísérletek az őrtávközlésben fejlıdést hozhatnak • a szabadtéri modell mőködıképes • az őrtávközlés történelmében ugyanolyan nagy váltást érhetünk el, mint amilyen az analóg technikáról digitális technikára történı átállás
