ISS maakt gebruik van Kyocera's keramische cordierietspiegel om optische communicatie met de aarde te pionieren

Kyocera
Kioto, Japan
https://global.kyocera.com/

Sony Computer Science Laboratories, Inc.
Tokio, Japan
https://www.sonycsl.co.jp/

Een diagram van de demonstratie van optische communicatie. (Afbeelding:Sony Computer Science Laboratoria)

De keramische spiegel “Fine Cordieriet” van Kyocera Corporation werd gekozen voor gebruik in experimentele apparatuur om optische communicatie uit te voeren tussen het Internationale Ruimtestation (ISS) en een mobiel optisch station op aarde. Dit is de eerste keer dat een spiegel gemaakt van cordierietkeramiek werd geselecteerd voor gebruik in experimentele optische communicatieapparatuur in het ISS.

De keramische spiegel is gebruikt in de optische communicatieantenne — Quantum-Small Optical Link (QSOL) — ontwikkeld door Sony Computer Science Laboratories, Inc. QSOL is ontwikkeld in opdracht van het Japanse Ministerie van Binnenlandse Zaken en Communicatie en is een optische communicatieantenne voor de Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit (SeCRETS) voor demonstratie van technologie in de ruimte.

Secure Laser Communications Terminal voor Low Earth Orbit (SeCRETS), uitgerust met Kyocera's fijne cordieriet keramische spiegel. (Afbeelding:Nationaal Instituut voor Informatie- en Communicatietechnologie, Sony Computer Science Laboratories, Next Generation Space System Technology Research Association)

SeCRETS werd op 2 augustus 2023 richting het ISS gelanceerd en geïnstalleerd op het externe experimentplatform van de “Kibo” Japanse Experiment Module (Intermediate Space Environment Experiment Platform [i-SEEP]). Vervolgens werd het geheim delen van sleutels uitgevoerd met behulp van optische communicatie met een kloksnelheid van 10 GHz van het ISS in een lage baan naar een draagbaar optisch grondstation op de grond, en werd verder met succes de veilige communicatie tussen het ISS en het grondstation gedemonstreerd met behulp van eenmalige pad-codering met de sleutel.

De huidige methode voor tweerichtingsdatacommunicatie tussen aardobservatiesatellieten in de ruimte en grondstations omvat het gebruik van optische draadloze communicatie met radiogolven of zichtbaar licht. Deze communicatie is essentieel voor het verkrijgen van beeldgegevens voor weersvoorspellingen, rampenbestrijding en monitoring van de infrastructuur.

Vooruitgang in de sensoren die op aardobservatiesatellieten zijn geïnstalleerd, heeft geresulteerd in een groter volume aan verkrijgbare observatiegegevens. Er bestaat echter een dringende behoefte om grote hoeveelheden observatiegegevens snel naar grondstations te verzenden. Het realiseren van datacommunicatie met hoge snelheid en hoge capaciteit vormt een uitdaging voor de ruimte-infrastructuur. Om dit probleem aan te pakken, wordt verwacht dat de implementatie van optische communicatie met laserlicht datatransmissie en -ontvangst mogelijk zal maken met snelheden die meer dan 100 keer sneller zijn dan radiogolfcommunicatie met een aanzienlijk hogere capaciteit.

Kyocera's fijne cordieriet keramische spiegel. (Afbeelding:Kyocera)

Om gegevens van satellieten naar specifieke grondstations te verzenden via optische communicatie, is het bovendien noodzakelijk om het licht met behulp van optische spiegels in de optimale hoek aan te passen. Conventioneel worden metalen of glazen spiegels gebruikt, maar voor het aanpassen van het licht is precisie op nanoschaal vereist. Daarom zijn spiegels nodig met een stabiele maatnauwkeurigheid op lange termijn en het vermogen om thermische uitzetting en temperatuurveranderingen in de ruwe ruimteomgeving te weerstaan.

In dit experiment werd Kyocera’s keramische spiegel van fijn cordieriet in QSOL geïnstalleerd vanwege zijn unieke thermische en mechanische eigenschappen, zoals lage thermische uitzetting en maatvastheid op lange termijn. Met het succes van dit experiment gelooft het bedrijf dat zijn producten kunnen bijdragen aan de constructie van ruimte-infrastructuur gericht op het bereiken van hogesnelheids- en hogecapaciteitsdatacommunicatie via optische satellietcommunicatie in de toekomst.

Deze demonstratie werd gezamenlijk uitgevoerd door het National Institute of Information and Communications Technology, de School of Engineering, de Universiteit van Tokio, de Next Generation Space System Technology Research Association, SKY Perfect JSAT Corporation en Sony CSL.

Dit artikel is bijgedragen door Kyocera (Kyoto, Japan). Bezoek hier  . voor meer informatie