ISS Emprega Espelho Cerâmico de Cordierita da Kyocera para Pioneirar Comunicação Óptica com a Terra

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

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

Um diagrama da demonstração de comunicações ópticas. (Imagem: Sony Computer Science Laboratories)

O espelho cerâmico "Fine Cordierite" da Kyocera Corporation foi escolhido para uso em equipamento experimental para conduzir comunicação óptica entre a Estação Espacial Internacional (ISS) e uma estação óptica móvel na Terra. Esta é a primeira vez que um espelho feito de cerâmica de cordierita foi selecionado para uso em equipamento experimental de comunicações ópticas na ISS.

O espelho cerâmico foi adotado na antena de comunicação óptica — Quantum-Small Optical Link (QSOL) — desenvolvida pela Sony Computer Science Laboratories, Inc. Desenvolvido após uma comissão do Ministério de Assuntos Internos e Comunicações do Japão, o QSOL é um componente de antena de comunicação óptica para o Terminal de Comunicações a Laser Seguro para Órbita Baixa (SeCRETS) para demonstração de tecnologia em órbita.

Terminal de Comunicações a Laser Seguro para Órbita Baixa (SeCRETS), equipado com Espelho Cerâmico Fine Cordierite da Kyocera. (Imagem: Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicações, Sony Computer Science Laboratories, Associação de Pesquisa de Tecnologia de Sistemas Espaciais de Próxima Geração)

O SeCRETS foi lançado em direção à ISS em 2 de agosto de 2023 e instalado na plataforma de experimento externo do Módulo de Experimento Japonês "Kibo" (Plataforma de Experimento de Ambiente Espacial Intermediário [i-SEEP]). Subsequentemente, compartilhamento de chave secreta foi realizado usando comunicação óptica de clock de 10GHz da ISS em órbita baixa para uma estação óptica terrestre portátil, e demonstrou com sucesso comunicação segura entre a ISS e a estação terrestre usando criptografia one-time pad com a chave.

Desafios da Comunicação Espacial

O método atual para comunicação de dados bidirecional entre satélites de observação da Terra no espaço e estações terrestres envolve uso de comunicação óptica sem fio com ondas de rádio ou luz visível. Esta comunicação é essencial para aquisição de dados de imagem para previsão do tempo, resposta a desastres e monitoramento de infraestrutura.

Avanços nos sensores instalados em satélites de observação da Terra resultaram em volume aumentado de dados de observação obtidos. No entanto, há uma necessidade premente de transmitir rapidamente grandes quantidades de dados de observação para estações terrestres. Alcançar comunicação de dados de alta velocidade e alta capacidade tem sido um desafio para infraestrutura espacial. Para resolver este problema, a implementação de comunicação óptica a laser é esperada para permitir transmissão e recepção de dados em velocidades mais de 100 vezes mais rápidas que comunicação por ondas de rádio com capacidade significativamente maior.

Espelho Cerâmico Fine Cordierite da Kyocera. (Imagem: Kyocera)

Além disso, para transmitir dados de satélites para estações terrestres específicas por comunicação óptica, é necessário ajustar a luz para o ângulo ideal usando espelhos ópticos. Convencionalmente, espelhos de metal ou vidro têm sido usados, mas precisão na escala nanométrica é necessária para ajustar a luz. Portanto, espelhos com precisão dimensional estável a longo prazo e capacidade de suportar expansão térmica e mudanças de temperatura no ambiente espacial severo são necessários.

Neste experimento, o espelho cerâmico Fine Cordierite da Kyocera foi instalado no QSOL devido às suas propriedades térmicas e mecânicas únicas, como baixa expansão térmica e estabilidade dimensional a longo prazo. Com o sucesso deste experimento, a empresa acredita que seus produtos podem contribuir para a construção de infraestrutura espacial visando alcançar comunicação de dados de alta velocidade e alta capacidade em comunicação óptica por satélite no futuro.

Esta demonstração foi conduzida conjuntamente pelo Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicações, Escola de Engenharia, Universidade de Tóquio, Associação de Pesquisa de Tecnologia de Sistemas Espaciais de Próxima Geração, SKY Perfect JSAT Corporation, e Sony CSL.

Este artigo foi contribuído pela Kyocera (Kyoto, Japão). Para mais informações, visite aqui.