宇宙時代の幕開け以来、NASA の探査機は無線周波数通信を使用してデータを地球に送信してきました。しかし、それもすぐに変わります。
宇宙機関は開発に熱心に取り組んでいますレーザーベースの宇宙通信このシステムは、太陽系周囲の探査機からの情報の迅速かつ正確な送信を確保するための鍵であると当局者は述べている。
「より詳細な科学と大量のデータを開発するミッションでは、地上に送られる膨大な量のデータによって無線ベースの通信リンクが圧倒される可能性があり、光通信でのみ達成できるより高いデータ速度の必要性が生じます。 」 NASA 関係者は、2017 年 12 月に打ち上げられる予定の NASA のレーザー通信リレー デモンストレーション ミッション (LCRD) についての説明に書いています。
レーザー通信のデモンストレーション
LCRDは、Space Systems/Loral社が開発した商用通信衛星上のホスト型ペイロードとして静止軌道に打ち上げられる。
この実験の 2 つの光モジュールはレーザーを使用して、カリフォルニアとニューメキシコにある 2 つの地上局に最大 1.25 ギガバイト/秒の速度で情報を送信します。 LCRDは、宇宙ベースのレーザー通信システムの長期的な実行可能性を実証することを目的として、少なくとも2年間運用される予定です。
LCRDは、すでに宇宙でその成果を実証している技術を活用します。このミッションは、NASA の衛星で月に打ち上げられた月面レーザー通信実証実験 (LLCD) に大きく基づいています。月の大気と塵環境探査者先月の宇宙船。
LLCD は、パルス レーザー ビームを使用して、月周回軌道から地球まで 239,000 マイルを 622 メガビット/秒の速度でデータを送信するという記録をすでに打ち立てています。メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターの主任通信システムエンジニア、バーナード・エドワーズ氏によると、これまでの月からの記録はNASAの月偵察オービター(LRO)が達成した毎秒150メガビットだったという。
のLLCDシステムまた、LRO や他の宇宙船で採用されている無線周波数アプローチよりも効率的であり、必要な質量と電力が大幅に少ないとエドワーズ氏は付け加えました。
同氏は10月23日、NASAの将来の宇宙運用作業部会でのプレゼンテーションで、「これが将来に何を意味するかについて、私たちは非常に興奮している」と語った。
今後の方向性
NASA関係者は、LLCDとLCRDを、宇宙の一種の「高速インターネット」の開発に向けたステップとみなしており、これにより探査機は現在より10～100倍の速度でデータを送信できるようになる。
LLCDマネージャーのドン・コーンウェル氏は声明で、「何日もかかるような大量のデータを数分で送信できることを想像してみてください」と述べた。 「私たちは、レーザーベースの通信が将来の宇宙通信における次のパラダイムシフトであると信じています。」
このような機能により、木星や木星などの遠く離れた惑星からのライブの高解像度ビデオのストリーミングが可能になる可能性があります。土星と関係者は言う。また、これは家庭の近くでも役立ち、NASA の次世代追跡およびデータ中継衛星ネットワーク (TDRS) のバックボーンを提供する可能性があります。
TDRS は、1983 年に星座内の最初の衛星が宇宙船に乗って地球周回軌道に打ち上げられて以来、NASA 探査機から地上へのデータ中継を支援してきました。スペースシャトル チャレンジャー。
光通信によりシステムが大幅にアップグレードされる可能性があるが、まずその技術をLCRDなどの実験によって精査する必要があるとエドワーズ氏は述べた。
「NASAは現在、将来のTDRS宇宙船はどのようなものであるべきか、どのような機能を備えるべきか、どこに配置されるべきか、全体的なアーキテクチャはどうあるべきかなどについて研究を行っている」と同氏は語った。 「私たちがやろうとしていることの 1 つは、光通信サービスを導入するには何が必要かを理解するために、すべての i と × の t に必ずドットを付けることです。」
今後の課題
光通信には多くの利点がありますが、この技術にはいくつかの課題もあります。その1つはコストであり、現時点では依然として比較的高いとエドワーズ氏は述べた。
「私たちがやろうとしているのは、これを商品化してコストを下げる方法を見つけることです」と彼は語った。 「私たちは現在実行中の戦略を持っており、将来的にはこれを手頃な価格で提供できると考えています。」
もう 1 つの問題は、レーザー ビームの焦点が非常に厳密であるため、ポインティングの精度です。たとえば、LLCD のビームは、地表に到達した時点で地上エリアのわずか 5.6 マイルをカバーします。これは、データを受信するにはシステムを地上局とかなり正確に並べる必要があることを意味します。 (これは、はるかに分散している無線周波数通信ではあまり問題になりません。)
「深宇宙に行けば行くほど、問題はさらに大きくなる」とエドワーズ氏は言う。
地球と月のシステムを超えて動作するように設計されたレーザーシステムは、ビームを遮断するためのより大型の地上受信機を備えた、かなり大型で強力なものでなければならないだろうと同氏は付け加えた。このような技術の基礎を築くために、NASA は光通信実証ミッションを開始したいと考えています。深宇宙比較的近い将来に。
「その研究はジェット推進研究所によって、深宇宙光端末と呼ばれるもので行われています」とエドワーズ氏は語った。 「それは現在技術開発中であり、コンセプト開発中です。私たちはまだ、献身的な資金源と献身的な衛星を備えた実際の飛行プロジェクトを持っていません。しかし、私たちは10年以内に何かを飛ばしたいと考えています。」
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