Laserin käyttäminen kommunikaation välineenä on tullut suuremmalle yleisölle tutuksi viimeistään, kun Elon Muskin avaruusyhtiö SpaceX:n tärkein tuote Starlink alkoi käyttämään laseria informaation lähettämiseen satelliittien välillä.
Laserkommunikaatio ratkaisee muun muassa yhtä olennaista ongelmaa Muskin lähivuosille lupaamissa avaruuteen suunnitelluissa datakeskuksissa: miten valtava määrä laskentatehoa vaativa informaatio saadaan lähetettyä takaisin Maahan?
Maailman suurimmalla kaupallisten satelliittien verkostolla myös kattavan laserverkoston rakentaminen on ollut mahdollista, ja se on antanut todisteen myös muille yhtiöille: laserkommunikaatiolaitteita myyviä yrityksiä on syntynyt paljon, ja niiden tuotteille on kysyntää varsinkin puolustus- ja avaruusaloilla.
Kaikkien yhtiöiden resurssit eivät riitä siihen, että kaikki komponentit valmistetaan itse, jolloin syntyy kysyntää erikoistuneille yhtiöille, kuten liettualaiselle laserkommunikaatiolaitteita valmistavalle Astrolightille.
Toimitusjohtaja Layrunas Maciulis kertoo Kauppalehti Teknologian etäyhteyksin tehdyssä haastattelussa Nova Spacen raporttiin viitaten, että laserkommunikaation markkina on kasvamassa avaruuskäytössä noin neljän miljardin euron markkinaksi lähivuosina. Kasvua on odotettavissa satelliittiverkostojen skaalaamisesta ja mahdollisista megaprojekteista.
Teknologian hyödyt verrattuna perinteiseen radiokommunikaatioon ovat kiistattomat. Samalla tavalla kuin kotitalouksien internetyhteyksistä tutuissa valokuitukaapeleissa, lasersäteessä informaatio liikkuu selvästi radioaaltoja nopeammin.
Samassa aikaikkunassa optisessa säteessä voi liikkua jopa sata kertaa enemmän informaatiota kuin radioyhteydessä. Kapea lasersäde vie myös vähemmän energiaa kuin radiot, joten se on tehokkaampi kommunikaation väline.
Käytännössä laserkommunikaatio toimii siten, että lähettäjä ja vastaanottaja muodostavat lasersäteellä infrapunaspektrillä toimivan yhteyden, jolla informaatio liikkuu nopeasti ja turvallisesti laitteiden välillä. Infrapunasäde ei ole silmillä havaittava, ja spektrillä on enemmän ”tilaa” kuin radioaalloilla, eli infrapunan spektri on laajempi kuin radioaaltojen.
Mielenkiintoinen haittapuoli estää täydellisen korvaamisen
Laserin kantama on pitkä ja varma, kunhan yhteys saadaan aikaan. Mielenkiintoisesti infrapunasäteen katkaisevat sekä kiinteät esteet että ilmakehässä pilvet tai sumu.
Pilvipeitteen haittavaikutus on yksi syy, miksi Maciulis ei usko, että laserkommunikaatio tulee korvaamaan täysin radiokommunikaatiota, ainakaan kaikilla aloilla. Esimerkiksi kahden maan pinnalla olevan lähettimen välillä radio voi olla edelleen käytännöllisempi.
”Satelliittien kanssa voimme käyttää lasersäteiden verkostoa pilvipeitteen ohittamiseksi, mutta laser ei ole kaikessa parempi kuin radio. Radio on käytännöllisempi esimerkiksi kuluttajien välisissä yhteyksissä”, hän kertoo huomauttaen, että riittävän suurella terminaalien verkostolla pilvipeite tai sumu voidaan ohittaa ”99 prosenttia ajasta”.
Ukrainan sodassa on huomattu Maciulisin mukaan käytännön esimerkki siitä, miten säävaikutukset vaikuttavat joukkojen liikkeisiin. Drooneissa käytettävä laser ei toimi sumussa tai todella pilvisessä säässä.
”On huomattu, että suuria joukkojen liikkeitä tapahtuu juuri sumun aikaan, koska silloin droonit eivät näe joukkoja.”
Maciulis korostaa, että joissakin tapauksissa, kuten satelliittien välisissä yhteyksissä, valtaosa kommunikaatiosta tulee tapahtumaan optisilla säteillä ”vuosien, ei vuosikymmenien sisällä”. Hän pitää avaruutta tärkeimpänä kysyntäajurina laserkommunikaatioteknologialle.
”Enemmän ja enemmän satelliitteja laukaistaan kiertoradalle ja informaation liikenne avaruudessa kasvaa tällä hetkellä eksponentiaalisesti. Korkean nopeuden kommunikaatioon avaruudessa on tällä hetkellä huima kysyntä. Näemme tässä suurimman markkinamahdollisuuden ja siksi se on ykkösprioriteettimme”, Maciulis sanoo.
Puolustus ja avaruusyhtiöt tärkeimmät asiakkaat – turvallisuus korostuu
Turvallinen ja nopea yhteys on erityisen tärkeää molemmissa Astrolightin tärkeimmissä asiakassektoreissa, avaruusyhtiöissä ja puolustuksessa. Tästä syystä kysyntää on merkittävästi.
”Lasersäteen perustana on tiivis optinen säde, jota ei voi havaita ihmissilmällä eikä suurella osalla sensoreista. Tästä syystä säteen sisältävää informaatiota ei oikeastaan voi kaapata, jos ei tiedä mihin säde on menossa. Avaruudessa informaation kaappaamisen vaikeus moninkertaistuu, kun satelliitit liikkuvat kahdeksan kilometriä sekunnissa”, Maciulis kertoo.
Astrolightin liikevaihdosta noin 90 prosenttia tulee yksityissektorilta, kertoo Maciulis. Hän ei halua tehdä suurta linjanvetoa avaruus- ja puolustusyhtiöiden välille, koska ”avaruus on puolustusta”.
”Haluamme tehdä tuotteita, joita asiakkaat voivat muokata omiin tarkoituksiinsa. Meillä on yhteistyötä joidenkin puolustusalan toimijoiden kanssa, joten se tulee kasvattamaan osuuttaan.”
Avaruusalaan kohdistuvan kiinnostuksen on voinut huomata esimerkiksi Elon Muskin SpaceX:n listautumisen ympärillä tapahtuneesta hypestä. Yhtiö listautui kesäkuussa 1 750 miljardin dollarin markkina-arvolla. Maciuliksen mukaan avaruusjätin listautumisesta ei toistaiseksi ole syntynyt konkreettisia vaikutuksia juuri Astrolightin liiketoimintaan, mutta malli laserkommunikaation käytöstä Starlinkissa on ollut tärkeä esimerkki.
”Starlinkin esimerkki antaa meille merkin, että tämä teknologia on tärkeää ja sille on kysyntää.”
Yhdysvallat hallitsee markkinaa, eurooppalainen teknologia ostetaan isompiin yhtiöihin
Tekoälymarkkinalla valtavat amerikkalaiset teknojätit ovat pystyneet siirtämään painopisteen visusti Atlantin toiselle puolelle puhtaasti volyymipelillä: enemmän investointeja on tarkoittanut nopeampaa kasvutahtia, ja Eurooppa on jäänyt jalkoihin. Tämä on Euroopassa aiheuttanut ajatuksia vastaliikkeestä, jossa eurooppalaiset suosisivat eurooppalaisia tuotteita.
Maciulis sanoo Euroopasta tulevan myös laserkommunikaation kannalta kilpailukykyisiä tuotteita, mutta kuten tekoälyssäkin, monet päätyvät suurempien amerikkalaisyhtiöiden ostoslistalle. Esimerkiksi Suomeen on syntynyt useampi maailmanluokan satelliittiyhtiö, kuten Iceye ja Espoon Otaniemeen kehittynyt satelliittiklusteri.
Maciulis kertoo lukeneensa arvion, jonka mukaan Yhdysvalloissa on Eurooppaan verrattuna kahdeksan kertaa enemmän yksityisiä sijoituksia avaruusteknologiaan.
”Kuten Euroopassa on tyypillistä, olemme erittäin hyviä kehittämään ja luomaan teknologiaa, mutta kun teknologialla pitäisi murtautua markkinalle, jäämme siinä jälkeen. Paljon enemmän eurooppalaisia yhtiöitä päätyy amerikkalaisten ostamiksi kuin toisin päin”, Maciulis valittelee.
Esimerkiksi hän ottaa saksalaisen laserkommunikaatioyhtiö Mynaricin, jonka yhdysvaltalainen pörssiyhtiö Rocket Labs osti huhtikuussa 155 miljoonalla dollarilla. Suuremman yhtiön etuna on skaalaus: suurempi tuotantomäärä tarkoittaa, että komponentit voidaan hankkia suurempina erinä ja siten edullisemmin.
Tekoälyssä esimerkiksi hbm-muistista ja energiasta on tullut selvä pullonkaula kehitykselle. Laserkommunikaatiossa Maciulis ei näe toistaiseksi komponenttia, joka rajoittaisi valmistusta, ainakaan samalla tavalla
”Kuten Starlink on osoittanut, laserkommunikaatioterminaaleja pystytään tuottamaan todella isolla skaalalla. Kyse on siitä, miten järjestää oman tuotantoketjunsa ja suunnittelee tuotteensa niin, ettei siihen synny riippuvuuksia pullonkaulatuotteista.”
