ISS, 교세라 코디에라이트 세라믹 미러로 지상과 광통신 개척

교세라 파인 코디에라이트 세라믹 미러, ISS 광통신 실험 장비에 채택

교세라 주식회사의 '파인 코디에라이트(Fine Cordierite)' 세라믹 미러가 국제우주정거장(ISS)과 지상의 이동식 광학 지국 간 광통신을 수행하는 실험 장비에 사용되었습니다. 코디에라이트 세라믹으로 만든 미러가 ISS의 실험용 광통신 장비에 채택된 것은 이번이 처음입니다.

QSOL 안테나와 SeCRETS 단말

이 세라믹 미러는 소니 컴퓨터 과학 연구소(Sony Computer Science Laboratories, Inc.)가 개발한 광통신 안테나 '퀀텀-스몰 옵티컬 링크(QSOL, Quantum-Small Optical Link)'에 채택되었습니다. QSOL은 일본 총무성 위탁으로 개발된 저궤도용 보안 레이저 통신 단말(SeCRETS, Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit)의 궤도상 기술 실증을 위한 광통신 안테나 구성품입니다. (이미지: 소니 컴퓨터 과학 연구소)

SeCRETS는 2023년 8월 2일 ISS로 발사되어 '키보' 일본실험모듈의 외부 실험 플랫폼(중간 우주환경 실험 플랫폼[i-SEEP])에 설치되었습니다. 이후 저궤도 ISS에서 지상의 휴대용 광학 지국으로 10GHz 클록 광통신을 이용한 비밀 키 공유가 수행되었고, 해당 키를 이용한 일회용 패드 암호화로 ISS와 지상국 간 보안 통신이 성공적으로 실증되었습니다. (이미지: 국립정보통신기술연구소, 소니 CSL, 차세대 우주시스템 기술연구조합)

우주 광통신의 필요성과 과제

현재 우주 지구관측위성과 지상국 간 양방향 데이터 통신은 전파나 가시광선을 이용한 광무선통신으로 이루어집니다. 이 통신은 기상예보, 재해대응, 인프라 모니터링용 화상 데이터 취득에 필수적입니다.

지구관측위성 탑재 센서의 발전으로 취득 가능한 관측 데이터 양이 증가했습니다. 그러나 대량의 관측 데이터를 지상국에 신속히 전송할 필요성이 절실합니다. 고속·대용량 데이터 통신 달성은 우주 인프라의 과제였습니다. 이를 해결하기 위해 레이저 광통신 구현이 기대되며, 전파 통신 대비 100배 이상의 속도와 현저히 높은 용량으로 데이터 송수신이 가능해질 것입니다.

나노미터 정밀도 요구되는 광학 미러의 소재 혁신

또한 위성에서 특정 지상국으로 광통신으로 데이터를 전송하려면 광학 미러를 사용해 빛을 최적 각도로 조정해야 합니다. 관행적으로 금속이나 유리 미러가 사용되어 왔지만, 빛 조정에는 나노미터 정밀도가 필요합니다. 따라서 가혹한 우주 환경에서 장기적 치수 안정성을 가지며 열팽창과 온도 변화를 견딜 수 있는 미러가 필요합니다.

이 실험에서 교세라의 파인 코디에라이트 세라믹 미러는 낮은 열팽창과 장기적 치수 안정성이라는 독자적인 열적·기계적 특성 덕분에 QSOL에 설치되었습니다. 이 실험의 성공으로 교세라는 자사 제품이 향후 위성 광통신에서 고속·대용량 데이터 통신 달성을 위한 우주 인프라 구축에 기여할 수 있을 것으로 믿습니다. (이미지: 교세라)

공동 실증 기관

이 실증은 국립정보통신기술연구소, 도쿄대학 공학부, 차세대 우주시스템 기술연구조합, SKY Perfect JSAT 주식회사, 소니 CSL이 공동으로 수행했습니다.

이 기사는 교세라(일본 교토)가 기고했습니다. 자세한 정보는 여기를 방문하세요.