最近、改善するためにNASAの宇宙通信NASA は、統合型 LCRD 低地球軌道ユーザー モデムおよびアンプ ターミナル (ILLUMA-T) と呼ばれる技術デモンストレーションを 2023 年に宇宙ステーションに送る予定です。ILLUMA-T とレーザー通信リレー デモンストレーション (LCRD) は、一緒に行われる予定です。 2021年12月に打ち上げられ、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する。
レーザー通信システムの利点
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、はるかに高いデータ速度で情報を送受信します。 元の高周波システムでは火星の完全な地図を地球に送信するのに約 9 週間かかりましたが、レーザーを使用した場合は約 9 日かかりました。 したがって、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と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、LEO ミッションでのより高いデータ転送速度の利点が実証されます。 レーザー通信により、ミッションの柔軟性が向上し、宇宙からのデータに迅速にアクセスできるようになります。 NASA は現在、この技術を地球近傍、月、深宇宙での実証に統合しています。
レーザー システムは、より高速なデータ レートの利点に加えて、軽量でエネルギー消費量が削減されるため、宇宙船の設計において重要な利点も提供します。ILLUMA-T は標準的な冷蔵庫とほぼ同じサイズで、外部モジュールに固定されます。 LCRDを通じて宇宙ステーションでデモンストレーションを行います。 現在、LCRDは静止軌道(地球から22,000マイル)でのレーザーリレーの利点を実証し、2つの地上局間でデータを送信し実験を行うことでNASAのレーザー能力をさらに向上させています。 ILLUMA-T がステーションに入ると、端末は写真やビデオを含む高解像度データを 1,200 メガビット/秒の速度で LCRD に送信します。 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では、レーザー通信が NEO 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回商業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。 打ち上げ後の最初の2週間に、ILLUMA-Tはドラゴン宇宙船のトランクから取り外され、宇宙ステーションの日本実験棟暴露施設（JEM-EF）に設置される。 ペイロードが設置されると、ILLUMA-T チームは初期テストと軌道上チェックを実施します。 それが完了すると、チームはペイロードの最初の光に向けて前進することになる。これはミッションの主要なマイルストーンであり、光学望遠鏡を通してLCRDに最初のレーザー光を送信することになる。 最初の光が現れると、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全体にわたって継続されます。
さまざまなシナリオでのレーザーのテスト
将来的には、運用中のレーザー通信は、多くの宇宙ミッションがデータを地球に送信するために依然として依存し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 はこの技術の実用化に一歩近づきました。
LCRD に加えて、ILLUMA-T の前身には、現在地球近傍軌道上の小型 CubeSat でレーザー通信をテストしている 2022 テラバイト赤外線配信システムと、2014 年の月の大気と塵環境中に行われた月レーザー通信デモンストレーションが含まれます。探査ミッションでは、月周回軌道と地球の間でデータをやり取りします。 そして、2017 Lasercomm Science の光ペイロードは、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加速できるかを実証しました。
さまざまなシナリオでより高いデータ転送速度を生み出すレーザー通信の能力をテストすることは、航空宇宙コミュニティが月、火星、深宇宙への将来のミッションに向けて能力をさらに洗練させるのに役立ちます。
