ISS, 교세라의 근청석 세라믹 거울을 사용해 지구와의 광학 통신 개척

교세라
교토, 일본
https://global.kyocera.com/

Sony Computer Science Laboratories, Inc.
일본 도쿄
https://www.sonycsl.co.jp/

광통신 시연 다이어그램. (이미지 :소니 컴퓨터 과학 연구소)

Kyocera Corporation의 "Fine Cordierite" 세라믹 거울은 국제 우주 정거장(ISS)과 지구상의 이동 광학 스테이션 사이의 광학 통신을 수행하기 위한 실험 장비에 사용되기 위해 선택되었습니다. ISS의 실험용 광통신 장비에 사용하기 위해 근청석 세라믹으로 만든 거울이 선택된 것은 이번이 처음입니다.

세라믹 미러는 Sony Computer Science Laboratories, Inc.가 개발한 광통신 안테나인 QSOL(Quantum-Small Optical Link)에 채택되었습니다. 일본 총무성의 의뢰에 따라 개발된 QSOL은 궤도상 기술 시연을 위한 SeCRETS(Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit)용 광통신 안테나 부품입니다.

교세라의 미세 근청석 세라믹 미러를 탑재한 저궤도용 보안 레이저 통신 단말기(SeCRETS). (이미지 :국립 정보 통신 기술 연구소, 소니 컴퓨터 과학 연구소, 차세대 우주 시스템 기술 연구 협회)

SeCRETS는 2023년 8월 2일 ISS를 향해 발사돼 일본 실험모듈 '키보'(중간우주환경실험플랫폼[i-SEEP])의 외부 실험 플랫폼에 설치됐다. 이후 저궤도 ISS에서 지상의 휴대용 광지국까지 10GHz 클록 광통신을 이용해 비밀키 공유를 진행했으며, 나아가 키를 이용한 일회성 패드 암호화를 사용해 ISS와 지상국 간 보안통신 시연에 성공했다.

우주에 있는 지구 관측 위성과 지상국 사이의 양방향 데이터 통신을 위한 현재 방법은 전파나 가시광선을 이용한 광무선 통신을 사용하는 것입니다. 이러한 통신은 일기예보, 재난 대응, 인프라 모니터링을 위한 이미지 데이터 수집에 필수적입니다.

지구 관측 위성에 설치된 센서의 발전으로 인해 얻을 수 있는 관측 데이터의 양이 늘어났습니다. 하지만, 대량의 관측 데이터를 지상국에 신속하게 전송해야 하는 필요성이 시급합니다. 고속, 대용량 데이터 통신을 달성하는 것은 우주 인프라에 대한 과제를 제기했습니다. 이를 해결하기 위해 레이저광 광통신을 구현하면 전파통신보다 100배 이상 빠른 속도로 데이터 송수신이 가능하고 용량도 훨씬 커질 것으로 예상된다.

교세라의 고급 근청석 세라믹 거울. (이미지 :교세라)

또한 광통신을 통해 위성에서 특정 지상국으로 데이터를 전송하려면 광학거울을 이용해 빛을 최적의 각도로 조절해야 한다. 기존에는 금속이나 유리 거울이 사용됐지만 빛을 조절하려면 나노 수준의 정밀도가 필요하다. 따라서 장기적으로 안정적인 치수 정확도와 열악한 우주 환경에서 열팽창 및 온도 변화를 견딜 수 있는 능력을 갖춘 거울이 필요합니다.

이번 실험에서는 낮은 열 팽창과 장기적인 치수 안정성과 같은 독특한 열적, 기계적 특성으로 인해 교세라의 Fine Cordierite 세라믹 거울이 QSOL에 설치되었습니다. 이번 실험의 성공으로 회사는 자사 제품이 향후 위성 광통신 분야에서 고속, 고용량 데이터 통신 달성을 목표로 하는 우주 인프라 구축에 기여할 수 있을 것으로 믿고 있다.

이번 시연은 국립정보통신기술연구소, 공과대학, 도쿄대학, 차세대우주시스템기술연구회, SKY Perfect JSAT Corporation, Sony CSL이 공동으로 진행했습니다.

이 기사는 Kyocera(일본 교토)에서 기고한 것입니다. 자세한 내용을 보려면 여기를 방문하세요.  .