Als het huidige coronatijdperk ons iets duidelijk heeft gemaakt, is het wel hoe afhankelijk wij zijn geworden van het internet. Toegang tot het internet is ondertussen uitgegroeid “tot een soort mensenrecht”, vertelt Will Crowcombe, systeemingenieur en technisch projectcoördinator binnen het Laser Communicatie Programma van TNO. “Ik heb zelf twee kinderen van respectievelijk 7 en 9 jaar oud. Als bij ons in huis de internetverbinding uitvalt, is dat echt een drama.”
Voortschrijdende technologische ontwikkelingen, zoals zelfrijdende auto’s en slimme huishoudelijke apparaten zoals thermostaten, koelkasten, verlichting en rookmelders, hebben voor een enorme toename van dataverkeer gezorgd. Al het Zoomen, online onderwijs, Netflixen en computerspelletjes tijdens lockdown-periodes hebben dit alleen maar verder doen toenemen. Het vormt volgens Crowcombe nog een hele uitdaging om al die data snel en op tijd op een andere plek te krijgen.
Radiofrequentiespectrum
Crowcombe: “Het huidige spectrum van radiofrequenties is dermate vol, dat er nu al om de aanwezige ruimte wordt gevochten. Communicatie via radiofrequenties kan de explosieve groei aan dataverkeer dan ook niet langer aan. Met behulp van laser-communicatie, waarbij data wordt verzonden via laserlicht, is dat wel mogelijk. Honderden of zelfs duizenden satellieten, die samen een communicatienetwerk vormen, worden daarvoor ingezet. Daarmee wordt het mogelijk om op elke plek op aarde een verbinding te maken.”
Ook interessant: Wetenschappers claimen ‘heilige graal’ van de optische datacommunicatie
Het bereik van een laser-communicatienetwerk beperkt zich niet tot steden en dichtbevolkte gebieden, legt Crowcombe uit. “Als je kijkt naar de kaart van Nederland om te zien waar je internetbereik hebt, valt dat nog best tegen. In de grote steden en rondom wegen is het prima geregeld. Kom je echter in dunbevolkte gebieden, zoals in bosrijke omgevingen, dan is dat niet langer het geval. Met laser-communicatie kun je ook in die verafgelegen gebieden, evenals als aan boord van schepen en vliegtuigen, internetverbinding realiseren.
De beschikbare bandbreedte voor laser-communicatie is 1000 keer zo groot dan bij ‘normale’ communicatie via radiofrequentie. Dit biedt veel meer ruimte om grote hoeveelheden data te versturen.”
Veiligheid
Tot slot is laser-communicatie volgens Crowcombe een heel stuk veiliger dan communicatie via radiofrequentie. “Bij laser-communicatie wordt gebruik gemaakt van smalle laserstralen in plaats van brede radiosignalen. Je kunt, zolang je de laserstralen maar goed richt, precies bepalen waar je je informatie heen wilt sturen. Dat maakt laser-satellietcommunicatie zeer geschikt voor doeleinden waarbij de veiligheid van data extreem belangrijk is. Zoals bij het versturen van vertrouwelijke informatie door Defensie
Het veiligstellen van data is volgens Crowcombe ook van groot belang voor banken en financiële instellingen. “Een hack bij grote financiële transacties kan catastrofale gevolgen hebben. Er komen echter nu al kwantumcomputers op de markt die alle bestaanbare codes kunnen kraken. Dat maakt zulke financiële instellingen extreem kwetsbaar. Hetzelfde geldt voor andere grote bedrijven en organisaties, zoals dat recentelijk in Nederland in een aantal gevallen gebeurd is. En niet te vergeten op persoonlijk niveau: ook de consument loopt het risico op phishing.
Het goede nieuws is: kwantumeigenschappen van de fotonen in laserstralen kunnen ook worden ingezet om de bedreiging van kwantumcomputers tegen te gaan. Dat gebeurt met behulp van zogenaamde Quantum Keys. Deze zijn gewoon niet te kraken, ook niet door kwantumcomputers. Dat is ook waarom grote financiële instituten er zo geïnteresseerd in zijn. Helaas is vooralsnog China het enige land dat grote stappen heeft gezet met de adoptie van deze quantum key distributietechnologie. Dat zet allerlei partijen, zoals de EU, ertoe aan om ook in beweging te komen.”
Optimale nauwkeurigheid
Het onderzoek bij TNO bevindt zich op het kruispunt van precisie-instrumenten en optica, een terrein waar Nederland met bedrijven als Philips en ASML veel ervaring heeft en er een netwerk mee heeft opgebouwd. Crowcombe: “Wij richten ons met name op de communicatie tussen satellieten met grondstations en vliegtuigen, en tussen satellieten onderling. Naast de ontwikkeling van precieze mechanismen, optische componenten, spiegels en componenten voor fotonica, houden we ons ook bezig met het ontwikkelen van technologieën die nodig zijn voor toekomstige, meer geavanceerde terminals. Zoals ‘TOmCAT’ , wat staat voor ‘Terabit Optical Communication Adaptive Terminal’. De uitdaging die zich daarbij voordoet is te vergelijken met een laserpointerpen. Je moet je even dat je de lichtvlek stil moet zien te houden op een object dat zich duizenden kilometers verderop bevindt. Bovendien moet je ook nog eerst door de aardatmosfeer heen. MetAdaptieve Optiek wordt het mogelijk om een stabiele verbinding op te zetten ondanks deze atmosferische turbulenties.”
Opschalen
Bij TNO is ondertussen het moment aangebroken om, na een onderzoeksfase met eerste testopstellingen en demonstraties, de scope te verbreden. Crowcombe: “De bedoeling is om die terminals waar we aan hebben gewerkt, op grote schaal te laten produceren, en om ze kleiner, goedkoper en daarmee commercieel interessanter te maken. Dit willen we doen met behulp van publieke en private investeerders. Door onze krachten te bundelen met de Nederlandse hightech- en space-industrie kunnen we een wereldwijde toppositie op het gebied van laser-communicatie verwerven. Dit kan voor Nederland niet alleen duizenden hoogwaardige arbeidsplaatsen opleveren, ook zal de consument er uiteindelijk baat bij hebben. Dat is tenslotte waar we uiteindelijk met zijn alleen naar op zoek zijn: met elkaar verbonden blijven.”
Lees via deze link nog veel meer IO-artikelen over TNO
Samenwerking
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
