NASA、からのレーザー通信を実証へ

NASA/ゴダード宇宙飛行センター

画像: ゴダードクリーンルーム内の NASA の ILLUMA-T ペイロード。 このペイロードは国際宇宙ステーションに設置され、NASA のレーザー通信リレー デモンストレーションでより高いデータ レートを実証します。もっと見る

クレジット: クレジット: デニス・ヘンリー

NASA は、宇宙での生活と労働について詳しく学ぶために、地球を周回するサッカー場ほどの大きさの宇宙船である国際宇宙ステーションを使用しています。 20 年以上にわたり、宇宙ステーションは生物学、テクノロジー、農業などの分野の調査と研究のための独自のプラットフォームを提供してきました。 ここは、NASA の宇宙通信能力の向上などの実験を行う宇宙飛行士の拠点として機能します。

2023 年に、NASA は統合型 LCRD 低地球軌道ユーザー モデムおよび増幅器端末 (ILLUMA-T) として知られる技術デモンストレーションを宇宙ステーションに送信します。 ILLUMA-T と 2021 年 12 月に開始されたレーザー通信リレー デモンストレーション (LCRD) が連携することで、NASA 初の双方向エンドツーエンド レーザー リレー システムが完成します。

NASA の宇宙通信航法 (SCaN) プログラム オフィスは、ILLUMA-T を使用して、宇宙ステーションからのレーザー通信の力を実証します。 レーザー通信システムは、目に見えない赤外線を使用して、より高いデータレートで情報を送受信します。 データレートが高くなると、ミッションは 1 回の送信でより多くの画像やビデオを地球に送信できます。 ILLUMA-T が宇宙ステーションに設置されると、地球低軌道でのミッションに高いデータ レートがもたらす利点が実証されます。

「レーザー通信はミッションに柔軟性をもたらし、宇宙からデータを迅速に取り戻す方法を提供します」と、NASA の SCaN プログラムの元副副管理者であるバドリ ユネス氏は述べています。 「私たちはこの技術を地球の近く、月、深宇宙でのデモンストレーションに統合しています。」

より高いデータ速度に加えて、レーザー システムは軽量で消費電力が少なくなります。これは、宇宙船を設計する際の重要な利点です。 ILLUMA-T は標準的な冷蔵庫とほぼ同じサイズで、LCRD による実証を行うために宇宙ステーションの外部モジュールに固定されます。

現在、LCRD は、2 つの地上局間でデータを送信し、NASA のレーザー機能をさらに改良するための実験を実施することにより、地球から 22,000 マイル離れた静止軌道上でレーザーリレーの利点を実証しています。

「ILLUMA-Tが宇宙ステーションに到着すると、端末は写真やビデオを含む高解像度データを毎秒1.2ギガビットの速度でLCRDに送信します」とILLUMA-T副プロジェクトマネージャーのマット・マグサメン氏は述べた。 「その後、データはLCRDからハワイとカリフォルニアの地上局に送信されます。 このデモンストレーションは、レーザー通信が地球低軌道でのミッションにどのようなメリットをもたらすかを示します。」

ILLUMA-Tは、SpaceXのNASA向け第29回商用補給サービスミッションのペイロードとして打ち上げられる。 ILLUMA-Tは、打ち上げ後の最初の2週間で、ドラゴン宇宙船のトランクから取り外され、日本語で「希望」を意味する「きぼう」としても知られるステーションの日本実験棟露出施設（JEM-EF）に設置されます。 。

ペイロードの設置後、ILLUMA-T チームは予備テストと軌道上チェックアウトを実行します。 完了すると、チームはペイロードの最初の光を通過することになります。これは、ミッションが光学望遠鏡を通して最初のレーザー光線をLCRDに送信する重要なマイルストーンです。

最初の光が達成されると、データ送信とレーザー通信の実験が開始され、計画されたミッションの期間中継続されます。

将来的には、運用中のレーザー通信が、現在ほとんどの宇宙ミッションでデータを自宅に送信するために使用されている無線周波数システムを補完することになります。 ILLUMA-T は宇宙でレーザー通信をテストする最初のミッションではありませんが、NASA が技術の運用導入に近づくことになります。

LCRD のほかに、ILLUMA-T の前身には 2022 テラバイト赤外線配信システムが含まれます。これは現在、地球低軌道上の小型 CubeSat でレーザー通信をテストしています。 2014 年の月大気・塵環境探査ミッション中に、月周回軌道から地球にデータを送受信した月レーザー通信デモンストレーション。 そして、Lasercomm Science の 2017 Optical Payload では、レーザー通信が無線信号と比較して地球と宇宙の間の情報の流れをどのように高速化できるかを実証しました。