ISS usa espejo cerámico de cordierita de Kyocera para comunicación óptica pionera con la Tierra

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

Sony Computer Science Laboratories, Inc.
Tokyo, Japón
https://www.sonycsl.co.jp/

Un diagrama de la demostración de comunicaciones ópticas. (Imagen: Sony Computer Science Laboratories)

Primera vez: espejo cerámico de cordierita en comunicaciones ópticas experimentales en la ISS

El espejo cerámico "Fine Cordierite" de Kyocera Corporation fue elegido para uso en equipo experimental para realizar comunicación óptica entre la Estación Espacial Internacional (ISS) y una estación óptica móvil en la Tierra. Esta es la primera vez que un espejo hecho de cerámica de cordierita fue seleccionado para uso en equipo experimental de comunicaciones ópticas en la ISS.

Integración en antena QSOL y terminal SeCRETS

El espejo cerámico ha sido adoptado en la antena de comunicación óptica — Quantum-Small Optical Link (QSOL) — desarrollado por Sony Computer Science Laboratories, Inc. Desarrollado tras un encargo del Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones de Japón, QSOL es un componente de antena de comunicación óptica para el Terminal de Comunicaciones Láser Seguras para Órbita Baja Terrestre (SeCRETS) para demostración de tecnología en órbita.

Terminal de Comunicaciones Láser Seguras para Órbita Baja Terrestre (SeCRETS), equipado con Espejo Cerámico Fine Cordierite de Kyocera. (Imagen: Instituto Nacional de Tecnología de la Información y Comunicaciones, Sony Computer Science Laboratories, Asociación de Investigación de Tecnología de Sistemas Espaciales de Próxima Generación)

SeCRETS fue lanzado hacia la ISS el 2 de agosto de 2023 e instalado en la plataforma de experimentos externa del Módulo de Experimentos Japonés "Kibo" (Plataforma de Experimentos de Entorno Espacial Intermedio [i-SEEP]). Posteriormente, se llevó a cabo intercambio de claves secretas usando comunicación óptica de reloj de 10GHz desde la ISS en órbita baja a una estación óptica terrestre portátil en tierra, y se demostró exitosamente comunicación segura entre la ISS y la estación terrestre usando encriptación de pad único con la clave.

Desafíos de comunicación satelital de alta capacidad

El método actual para comunicación bidireccional de datos entre satélites de observación terrestre en el espacio y estaciones terrestres implica usar comunicación óptica inalámbrica con ondas de radio o luz visible. Esta comunicación es esencial para adquirir datos de imagen para pronóstico del tiempo, respuesta a desastres y monitoreo de infraestructura.

Los avances en sensores instalados en satélites de observación terrestre han resultado en un volumen aumentado de datos de observación obtenibles. Sin embargo, existe una necesidad apremiante de transmitir rápidamente grandes cantidades de datos de observación a estaciones terrestres. Lograr comunicación de datos de alta velocidad y alta capacidad ha planteado un desafío para la infraestructura espacial. Para abordar este problema, se espera que la implementación de comunicación óptica por luz láser permita transmisión y recepción de datos a velocidades más de 100 veces más rápidas que la comunicación por ondas de radio con capacidad significativamente mayor.

Espejo Cerámico Fine Cordierite de Kyocera. (Imagen: Kyocera)

Ventajas del espejo cerámico de cordierita

Además, para transmitir datos de satélites a estaciones terrestres específicas por comunicación óptica, es necesario ajustar la luz al ángulo óptimo usando espejos ópticos. Convencionalmente, se han usado espejos de metal o vidrio, pero se requiere precisión nanométrica para ajustar la luz. Por lo tanto, se necesitan espejos con precisión dimensional estable a largo plazo y la capacidad de soportar expansión térmica y cambios de temperatura en el entorno espacial hostil.

En este experimento, el espejo cerámico Fine Cordierite de Kyocera fue instalado en QSOL debido a sus propiedades térmicas y mecánicas únicas, como baja expansión térmica y estabilidad dimensional a largo plazo. Con el éxito de este experimento, la compañía cree que sus productos pueden contribuir a la construcción de infraestructura espacial destinada a lograr comunicación de datos de alta velocidad y alta capacidad en comunicación óptica satelital en el futuro.

Colaboración multi-institucional

Esta demostración fue realizada conjuntamente por el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y Comunicaciones, la Escuela de Ingeniería, la Universidad de Tokyo, la Asociación de Investigación de Tecnología de Sistemas Espaciales de Próxima Generación, SKY Perfect JSAT Corporation, y Sony CSL.

Este artículo fue contribuido por Kyocera (Kyoto, Japón). Para más información, visite aquí.