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知っておくべき6つのこと

レーザーリンクを介して国際宇宙ステーションと通信するNASAレーザー通信リレーの図の図。 クレジット:NASAのゴダードスペースフライトセンター

NASAレーザー通信リレーデモ(LCRD)は、レーザー通信システムを使用して、宇宙から地球にデータを送信します。 NASAの革新的なLCRDミッションについて知っておくべき6つのことを次に示します。

1.レーザー通信は、NASAが宇宙の内外で情報を取得する方法を変えます。

宇宙探査の黎明期から、NASAは宇宙飛行士や宇宙船と通信するために無線周波数システムを使用してきました。 ただし、宇宙ミッションがより多くのデータを生成および収集するにつれて、強化された通信機能の必要性が高まります。 LCRDはその強みを利用しています レーザーコンタクト、電波ではなく赤外線を使用して、地球との間で情報をエンコードおよび送信します。

電波と赤外線レーザー光波はどちらも、スペクトルのさまざまなポイントに波長を持つ電磁放射の形式です。 ミッションは、電磁信号に関する科学データをエンコードして、地球に送り返します。

レーザー通信で使用される赤外線は、はるかに高い周波数で発生するという点で電波とは異なり、エンジニアは各送信により多くのデータを詰め込むことができます。 より多くのデータは、同時により多くの情報と宇宙に関する発見をもたらします。

赤外線レーザーを使用して、LCRDは1.2ギガビット/秒(Gbps)で静止軌道から地球にデータを送り返します。 この速度と距離で、1分以内に映画をダウンロードできます。

LCRDは、宇宙試験プログラム(STP-3)ミッションの一環として、国防総省の宇宙船でホストされるペイロードとして飛行します。 LCRDは、NASAによるレーザー通信の調査を継続し、月およびそれ以降への将来のミッションをサポートします。 クレジット:NASAのゴダードスペースフライトセンター

2.レーザー通信により、宇宙船は単一のダウンリンクでより多くのデータを自宅に送り返すことができます。

80年代後半から90年代初頭に生きていたとしたら、地上インターネットのダイヤルアップ速度を覚えているでしょう。痛々しいほど遅いのです。 宇宙船にレーザー通信を追加することは、人類が光ファイバーネットワークのような技術を使って高速インターネットを使用するようなものです。革命です。

電波対光波

電波対光波。 クレジット:NASA

最近の私たちの家庭用インターネット接続により、HDビデオ、ショー、およびコンテンツがほぼ瞬時に画面に到達することができます。 これは、プラスチックまたはガラスケーブルを介してデータが密集したレーザー光を送信する光ファイバー接続が原因の1つであり、ユーザーエクスペリエンスが向上します。

同じ概念(ファイバーケーブルを除く)が宇宙レーザー通信に適用されており、宇宙船がレーザーリンクを介して高解像度の画像やビデオを送信できるようになっています。

レーザー通信が適切に行われていると、宇宙船は1回のダウンロードで一度により多くのデータを送信できます。 NASAと航空宇宙産業は、これらの新しい開発を利用して、無線周波数衛星を補完するためにレーザーを使用するより多くのミッションを作成しています。

3.ペイロードには、2つの光学ユニットまたは望遠鏡が含まれています。 レーザー信号を送受信するには

LCRDは、通信を向上させるいくつかの高感度コンポーネントを備えた衛星リレーです。 リレーとして、LCRDは、地上のアンテナへの直接の見通し線を持つユーザーミッションの必要性を排除します。 LCRDには、2つの光学ステーションが含まれています。1つはユーザーの宇宙船からデータを受信し、もう1つは地球上の地上局にデータを送信します。

LCRDロードドリル

ゴダードスペースフライトセンターのクリーンルーム内のLCRDペイロード。 クレジット:NASA / Dave Ryan

LCRDモデムは、デジタルデータをレーザー信号に変換します。レーザー信号は、リレー光モジュールによって、人間の目には見えないコード化された光線を介して送信されます。 LCRDはデータを送受信して、宇宙との間のミッションデータフローの連続パスを確立できます。 これらの機能を組み合わせることで、このLCRDNASAの最初のエンドツーエンド双方向光リレーが実現します。

これらは、LCRDペイロードを構成するコンポーネントのほんの一部であり、集合的に大きなマットレスサイズを表します。

4. LCRDは、カリフォルニアとハワイの2つの地上局に基づいています。

LCRDが情報を受信して​​エンコードすると、ペイロードは、光を受信するための望遠鏡と、エンコードされた光をデジタルデータに変換するモデムを備えた地球上の地上局にデータを送信します。

LCRDの 地上局 光地上局(OGS)-1および-2として知られ、これらは次の場所にあります。 南カリフォルニアのテーブル山、および ハワイ州マウイ島のハレアカラ火山

レーザー通信はデータ転送速度を向上させることができますが、雲や乱気流などの大気の乱気流は、地球の大気中を移動するときにレーザー信号に干渉する可能性があります。

OGS-1およびOSG-2サイトは、晴天、遠隔地および高地のサイトのために選択されました。 これらの地域のほとんどの天気は山の頂上の下で発生し、レーザー通信に理想的な比較的澄んだ空を残します。

5. LCRDにより、政府、学界、および商業パートナーは、静止軌道からレーザー機能をテストできます。

LCRDは、静止軌道(地球の表面から約22,000マイル上)からのレーザー通信システムの実現可能性を実証します。

他のミッションをサポートする前に、LCRDは2年間テストを実施し、 実験。 この間、OGS-1とOGS-2は「タスク」として機能し、一方のステーションからLCRDにデータを送信し、次にもう一方のステーションにデータを送信します。

LCRDの連絡先情報

LCRDは、宇宙ステーションから地球にデータを送信します。 クレジット:NASA / Dave Ryan

LCRDは、NASA、他の政府機関、学界、および商業企業からの実験でレーザー機能をテストします。 これらの実験のいくつかには、レーザー信号の大気の乱気流の研究や、信頼性の高いリレーサービスの運用の実証が含まれます。

これらのテストにより、宇宙コミュニティはLCRDから学び、将来の実装に向けてテクノロジーをさらに改善することができます。 NASAは、レーザー通信を取り巻く知識体系を成長させ、その運用上の使用を強化するためのこれらの機会を提供します。

実験段階の後、LCRDは、国際宇宙ステーションに設置される太陽光発電所を含む、宇宙でのミッションをサポートします。 このステーションは、船内の科学実験からデータを収集し、その情報をLCRDに送信して、地球に送り返します。

6. LCRDは、多くのエキサイティングで今後のレーザーミッションの1つです。

LCRDは、NASA初のレーザー通信リレーシステムです。 ただし、 多くのミッション 開発では、追加のレーザー通信機能を実証およびテストします。

NASAのレーザー通信ミッション

NASAのレーザー通信ミッション。 クレジット:NASA / Dave Ryan

  • NS Orion ArtemisII光通信システム (O2O)(O2O)ステーションは、地球と月の周りを移動するアルテミス2号の宇宙飛行士の間で、赤外線を介した高解像度のビデオフィードを可能にします。
  • 2026年、 精神 ミッションは目的地である地球から1億5000万マイル以上離れた小惑星に到達します。 霊能者を運ぶ 深宇宙通信 (DSOC)深宇宙探査によって提示された明確な課題に対してレーザー通信をテストします。

これらのミッションはすべて、航空宇宙コミュニティが将来のミッションのためにレーザー通信を標準化するのに役立ちます。 レーザーが道を照らしているので、NASAはこれまで以上に宇宙からより多くの情報を集めることができます。

LCRDは、国防総省の宇宙試験プログラム6(STPSat-6)衛星に搭載されたNASAペイロードです。 宇宙試験プログラム3(STP-3)ミッションの一部であるSTPSat-6は、フロリダのケープカナベラル宇宙軍基地からユナイテッドローンチアライアンスアトラスV551ロケットで打ち上げられます。 STPは、米国宇宙軍の宇宙システムコマンドによって運用されています。

ゴダードはLCRDを率い、南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所と提携しています。 リンカーン研究所。 LCRDは、宇宙技術ミッション局の一部であるNASAの技術デモンストレーションミッションプログラムと、NASA本部の通信宇宙工学(SCaN)プログラムによって資金提供されています。

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