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跨洋电信线路将升级使用太空中生产的氟化物玻璃光纤
海莉·卡萨普老师（HAYLIE KASAP）于2024年4月25日说，
光纤是连接现代数字世界的纽带。这些纤维的直径比人的头发还小，能够以每秒数十亿脉冲的速度，在几千公里的距离内传输光脉冲信息。
这些光纤通常由二氧化硅玻璃制成。使用成熟的方法很容易生产石英光纤，但光纤中的光损耗需要使用昂贵的中继器来增强长距离传输的信号。
氟化物玻璃光纤，化学名称是：ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，行业里通常称为ZBLAN。氟化物玻璃光纤的理论最佳信号损耗比石英光纤低10至100倍。
然而，当在地球上生产氟化物玻璃光纤时，由于纤维中各种化学成分的不均匀分布，对流和其他重力驱动现象可能会导致缺陷。固化过程中出现的这些缺陷，可以导致微晶的形成，使纤维无法用于许多商业应用。
为了避免重力的不利影响，科学家们转向国际空间站国家实验室，在微重力条件下生产氟化物玻璃光纤。
高性能的氟化物玻璃光纤在地球上非常有价值，几家商业公司已经在国际空间站国家实验室成功生产氟化物玻璃光纤，这些商业机构计划在低地球轨道上大规模商业制造氟化物玻璃光纤。
为什么微重力比正常重力更适合ZBLAN生产？
重要的是，要了解地球重力是如何导致纤维缺陷的。地球上的生产过程包括，建造高达几层楼高的塔。在塔的顶部是一个预制棒，这是一个大直径的玻璃混合物棒，它被加热，使一粒玻璃珠落下，在其后面拉动一根玻璃纤维。到达塔的底部后，光纤缠绕在卷轴上，继续从预制棒中拉制。
氟化物玻璃光纤中的缺陷，主要指的是光纤中的结晶和相分离。在地球引力下制造的氟化物玻璃光纤，在从熔融液态到类固态的转变过程中，容易形成晶体。
氟化物玻璃光纤对于许多应用来说都是理想的，因为它具有非常大的波长传输窗口；即使是目前地面生产的有缺陷的纤维，也被用于传输红外光，如果能抑制氟化物玻璃光纤中的大部分或全部结晶，氟化物玻璃光纤可以实现无中继越洋传输，性能远远超过石英光纤。
2000公里长的氟化物玻璃光纤的光损耗，可能与10公里长的石英光纤相同，这将是一个非凡的性能增益。
氟化物玻璃光纤由五种不同的元素（锆、钡、镧、铝和钠）组成，而石英纤维仅由二氧化硅组成。由于锆、钡和镧的密度大于铝和钠，材料微结构中边界层的相分离更为普遍。微重力有助于最小化这种效应。
这有点像你最喜欢的冰淇淋，里面有一堆配料。如果你让冰淇淋在地球上融化，所有重的东西都会下沉，轻的东西会漂浮起来，纤维也会发生同样的事情。在太空中，那些与密度相关的分离不会发生。
在国际空间站，玻璃横截面明显比在地面上拉动的玻璃更均匀。
该技术已获得美国专利。该技术不仅是一个概念验证平台，也是一个在微重力环境下批量生产光纤的平台。
国际空间站国家实验室下设了轨道远程制造空间设施（SpaceFORM），该设施能够在一次飞行中生产长达50公里的光纤。
国际空间站甚至在将硬件和实验带到轨道平台之前，就能够将硬件开发和材料方面的科学发展商业化，我们的最终目标是扩大生产规模和商业收入，并通过使用这项技术在轨道上建立一个可持续的制造平台。
生产过程是完全自动化的，所获成品，对纤维微观结构的初步视觉分析表明，没有微晶化水平和地球上生产的纤维中常见的缺陷。
国家航空航天局和国际空间站国家实验室为本项目提供了补贴。
太空探索技术公司近期将太空运输成本降低至十分之一。这也为本项目的商业化提供了前提和基础。
由于光损耗如此之低，目前由石英光纤制成的跨洋电信线路，最终将由由高性能微重力生产的氟化物玻璃光纤取代。
海莉·卡萨普老师（HAYLIE KASAP）对该种太空光线较为了解，海莉老师的联系方式是，
haylieekasap@gmail.com
(954) 304 5533
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