L'ISS utilise le miroir céramique cordiérite de Kyocera pour pionnier la communication optique avec la Terre

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

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

Schéma de la démonstration de communications optiques. (Image : Sony Computer Science Laboratories)

Le miroir céramique « Fine Cordierite » de Kyocera Corporation a été choisi pour être utilisé dans un équipement expérimental afin de réaliser une communication optique entre la Station spatiale internationale (ISS) et une station optique mobile sur Terre. C'est la première fois qu'un miroir en céramique cordiérite est sélectionné pour être utilisé dans un équipement expérimental de communications optiques sur l'ISS.

Le miroir céramique a été adopté dans l'antenne de communication optique — Quantum-Small Optical Link (QSOL) — développée par Sony Computer Science Laboratories, Inc. Développé suite à une commande du Ministère japonais des Affaires intérieures et des Communications, QSOL est un composant d'antenne de communication optique pour le Terminal de communications laser sécurisé pour orbite basse (SeCRETS) pour démonstration technologique en orbite.

Terminal de communications laser sécurisé pour orbite basse (SeCRETS), équipé du miroir céramique Fine Cordierite de Kyocera. (Image : Institut national des technologies de l'information et des communications, Sony Computer Science Laboratories, Association de recherche sur les systèmes spatiaux de nouvelle génération)

SeCRETS a été lancé vers l'ISS le 2 août 2023 et installé sur la plateforme d'expérience externe du module expérimental japonais « Kibo » (Plateforme d'expérience d'environnement spatial intermédiaire [i-SEEP]). Par la suite, un partage de clé secrète a été réalisé en utilisant une communication optique à horloge 10 GHz depuis l'ISS en orbite basse vers une station optique au sol portable, et a démontré avec succès une communication sécurisée entre l'ISS et la station au sol en utilisant un chiffrement à usage unique (one-time pad) avec la clé.

Contexte : communication spatiale actuelle

La méthode actuelle pour la communication de données bidirectionnelle entre les satellites d'observation de la Terre dans l'espace et les stations au sol implique l'utilisation de communication sans fil optique avec soit des ondes radio, soit de la lumière visible. Cette communication est essentielle pour l'acquisition de données d'image pour la prévision météorologique, la réponse aux catastrophes et la surveillance d'infrastructures.

Les avancées des capteurs installés sur les satellites d'observation de la Terre ont entraîné une augmentation du volume de données d'observation obtenables. Cependant, il y a un besoin pressant de transmettre rapidement de grandes quantités de données d'observation aux stations au sol. Atteindre une communication de données à haute vitesse et grande capacité a posé un défi pour l'infrastructure spatiale. Pour résoudre ce problème, la mise en œuvre de la communication optique par laser est censée permettre la transmission et la réception de données à des vitesses plus de 100 fois plus rapides que la communication par ondes radio avec une capacité significativement plus élevée.

Miroir céramique Fine Cordierite de Kyocera. (Image : Kyocera)

De plus, pour transmettre des données des satellites vers des stations au sol spécifiques par communication optique, il est nécessaire d'ajuster la lumière à l'angle optimal en utilisant des miroirs optiques. Conventionnellement, des miroirs en métal ou en verre ont été utilisés, mais une précision nanométrique est requise pour ajuster la lumière. Par conséquent, des miroirs avec une précision dimensionnelle stable à long terme et la capacité de résister à l'expansion thermique et aux changements de température dans l'environnement spatial hostile sont nécessaires.

Dans cette expérience, le miroir céramique Fine Cordierite de Kyocera a été installé dans QSOL en raison de ses propriétés thermiques et mécaniques uniques, telles que la faible dilatation thermique et la stabilité dimensionnelle à long terme. Avec le succès de cette expérience, l'entreprise croit que ses produits peuvent contribuer à la construction d'infrastructures spatiales visant à atteindre une communication de données à haute vitesse et grande capacité dans la communication optique par satellite à l'avenir.

Cette démonstration a été réalisée conjointement par l'Institut national des technologies de l'information et des communications, l'École d'ingénierie de l'Université de Tokyo, l'Association de recherche sur les systèmes spatiaux de nouvelle génération, SKY Perfect JSAT Corporation, et Sony CSL.

Cet article a été contribué par Kyocera (Kyoto, Japon). Pour plus d'informations, visitez ici.