ISS nutzt Cordierit-Keramikspiegel von Kyocera, um die optische Kommunikation mit der Erde voranzutreiben

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

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

Ein Diagramm der Demonstration der optischen Kommunikation. (Bild:Sony Computer Science Laboratories)

Der „Fine Cordierite“-Keramikspiegel der Kyocera Corporation wurde für den Einsatz in experimentellen Geräten zur Durchführung der optischen Kommunikation zwischen der Internationalen Raumstation (ISS) und einer mobilen optischen Station auf der Erde ausgewählt. Dies ist das erste Mal, dass ein Spiegel aus Cordierit-Keramik für den Einsatz in experimentellen optischen Kommunikationsgeräten auf der ISS ausgewählt wurde.

Der Keramikspiegel wurde in der optischen Kommunikationsantenne – Quantum-Small Optical Link (QSOL) – verwendet, die von Sony Computer Science Laboratories, Inc. entwickelt wurde. QSOL wurde im Auftrag des japanischen Ministeriums für innere Angelegenheiten und Kommunikation entwickelt und ist eine optische Kommunikationsantennenkomponente für das Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit (SeCRETS) zur Technologiedemonstration im Orbit.

Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit (SeCRETS), ausgestattet mit Kyoceras feinem Cordierit-Keramikspiegel. (Bild:National Institute of Information and Communications Technology, Sony Computer Science Laboratories, Next Generation Space System Technology Research Association)

SeCRETS wurde am 2. August 2023 in Richtung ISS gestartet und auf der externen Experimentierplattform des japanischen Experimentiermoduls „Kibo“ (Intermediate Space Environment Experiment Platform [i-SEEP]) installiert. Anschließend wurde die gemeinsame Nutzung geheimer Schlüssel mithilfe einer optischen 10-GHz-Taktkommunikation von der ISS im niedrigen Orbit zu einer tragbaren optischen Bodenstation am Boden durchgeführt und außerdem erfolgreich die sichere Kommunikation zwischen der ISS und der Bodenstation mithilfe einer One-Time-Pad-Verschlüsselung mit dem Schlüssel demonstriert.

Die derzeitige Methode zur bidirektionalen Datenkommunikation zwischen Erdbeobachtungssatelliten im Weltraum und Bodenstationen umfasst die Verwendung optischer drahtloser Kommunikation entweder mit Radiowellen oder sichtbarem Licht. Diese Kommunikation ist für die Erfassung von Bilddaten für Wettervorhersagen, Katastrophenhilfe und Infrastrukturüberwachung unerlässlich.

Fortschritte bei den auf Erdbeobachtungssatelliten installierten Sensoren haben zu einem größeren Volumen an verfügbaren Beobachtungsdaten geführt. Es besteht jedoch ein dringender Bedarf, große Mengen an Beobachtungsdaten schnell an Bodenstationen zu übertragen. Die Erreichung einer Datenkommunikation mit hoher Geschwindigkeit und hoher Kapazität stellt eine Herausforderung für die Weltrauminfrastruktur dar. Um dieses Problem zu lösen, wird erwartet, dass die Implementierung der optischen Laserlichtkommunikation die Übertragung und den Empfang von Daten mit Geschwindigkeiten ermöglicht, die über 100-mal schneller sind als die Funkwellenkommunikation und eine deutlich höhere Kapazität aufweist.

Kyoceras feiner Cordierit-Keramikspiegel. (Bild:Kyocera)

Um Daten von Satelliten zu bestimmten Bodenstationen per optischer Kommunikation zu übertragen, ist es außerdem notwendig, das Licht mithilfe optischer Spiegel auf den optimalen Winkel einzustellen. Herkömmlicherweise wurden Metall- oder Glasspiegel verwendet, für die Lichtregulierung ist jedoch Präzision im Nanomaßstab erforderlich. Daher sind Spiegel mit langfristig stabiler Maßgenauigkeit und der Fähigkeit, thermischer Ausdehnung und Temperaturänderungen in der rauen Weltraumumgebung standzuhalten, erforderlich.

In diesem Experiment wurde der feine Cordierit-Keramikspiegel von Kyocera aufgrund seiner einzigartigen thermischen und mechanischen Eigenschaften, wie etwa geringer Wärmeausdehnung und langfristiger Dimensionsstabilität, in QSOL eingebaut. Aufgrund des Erfolgs dieses Experiments ist das Unternehmen davon überzeugt, dass seine Produkte zum Aufbau einer Weltrauminfrastruktur beitragen können, die darauf abzielt, in Zukunft eine Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsdatenkommunikation in der optischen Satellitenkommunikation zu erreichen.

Diese Demonstration wurde gemeinsam vom National Institute of Information and Communications Technology, der School of Engineering, der Universität Tokio, der Next Generation Space System Technology Research Association, SKY Perfect JSAT Corporation und Sony CSL durchgeführt.

Dieser Artikel wurde von Kyocera (Kyoto, Japan) verfasst. Weitere Informationen finden Sie hier  .