NASAの深宇宙通信がレーザーブーストを獲得

小惑星の名前はプシケで探査機の名前はサイキが正解。綴りは同じなので機械翻訳では大体プシュケ。探査機サイキにレーザー通信機を載せて大量のデータを火星以遠から送るテストをするらしい。以下、機械翻訳。
NASAの深宇宙通信がレーザーブーストを獲得
2023年 8月 7日
カリフォルニア州サンディエゴ郡にあるカリフォルニア工科大学パロマー天文台のヘイル望遠鏡は、DSOC フライト トランシーバーから高速データ ダウンリンクを受信します。


深宇宙光通信 (DSOC) フライトトランシーバーは、探査機サイキの大きなチューブ状の日よけと望遠鏡の中にあります。
深宇宙光通信 (DSOC) フライト トランシーバーは、JPL のクリーン ルーム内で見られるように、探査機サイキの大きなチューブ状のサンシェードと望遠鏡の中にあります。以前の写真の挿入図は、探査機サイキに統合される前のトランシーバー アセンブリを示しています。 クレジット: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

同局は、より複雑な科学データを送信したり、火星からビデオをストリーミングしたりするために帯域幅を増やすことができる技術を宇宙と地上でテストしている。

この秋に開始予定の NASA の深宇宙光通信 (DSOC) プロジェクトでは、宇宙で使用されている現在の無線周波数システムの容量をはるかに超えて、レーザーがどのようにデータ伝送を高速化できるかをテストします。技術デモンストレーションとして知られる DSOC は、NASA が宇宙飛行士を火星に送るとき、人類の次の大きな飛躍をサポートするブロードバンド通信への道を開くかもしれません。

DSOC 近赤外線レーザー トランシーバー (データを送受信できるデバイス) は、10 月に金属が豊富な同名の小惑星に向けて打ち上げられるNASA のサイキ ミッションに「便乗」します。旅の最初の2年間、トランシーバーは南カリフォルニアの2つの地上局と通信し、高感度の検出器、強力なレーザー送信機、トランシーバーが深宇宙から送信する信号を解読する新しい方法をテストします。

NASA は、宇宙機関が半世紀以上にわたって依存してきた電波の帯域幅を超える可能性があるため、レーザーまたは光通信に焦点を当てています。無線通信と近赤外線レーザー通信はどちらも電磁波を使用してデータを送信しますが、近赤外線はデータを非常に密な波に詰め込むため、地上局は一度により多くのデータを受信できます。

「DSOC は、今日宇宙で使用されている最先端の無線システムの 10 ～ 100 倍のデータ返信能力を実証するように設計されました」と、南カリフォルニアにある NASA ジェット推進研究所の DSOC プロジェクト技術者アビ ビスワス氏は述べています。「地球近傍軌道と月周回衛星の高帯域幅レーザー通信は実証されていますが、深宇宙では新たな課題が生じています。」

深宇宙を目指すミッションはこれまで以上に多くなっており、複雑な科学測定、高精細画像、ビデオの形で過去のミッションよりも飛躍的に多くのデータが生成されることが約束されています。したがって、DSOC のような実験は、NASA が将来的に宇宙船や地上システムで日常的に使用できる技術を進歩させる上で重要な役割を果たすことになります。

「DSOCは、宇宙からのデータ送信を増やす能力を備えた革新的に改良された通信技術を開発するというNASAの計画の次の段階を表している。これはNASAの将来の野望にとって極めて重要である」と技術実証ミッション(TDM)プログラムのディレクター、トゥルーディ・コルテス氏は述べた。ワシントンのNASA本部にて。「私たちはサイキの飛行中にこの技術をテストする機会を得て興奮しています。」

画期的なテクノロジー
サイキに搭載されているトランシーバーには、宇宙船の側面から突き出た口径 22 センチメートル の望遠鏡に取り付けられた、これまで飛行したことのない光子計数カメラなど、いくつかの新技術が搭載されています。トランシーバーは、カリフォルニア州ライトウッド近くの JPL のテーブルマウンテン施設にある光通信望遠鏡研究所から送信された高出力近赤外線レーザー アップリンクを自律的にスキャンし、「ロック」します。レーザー アップリンクでは、トランシーバーへのコマンドの送信もデモします。

「強力なアップリンクレーザーは、宇宙船への高速通信を実現するためのこの技術デモの重要な部分であり、地上システムのアップグレードにより、将来の深宇宙ミッションでの光通信が可能になります」とNASAの宇宙通信およびナビゲーションプログラムエグゼクティブのジェイソン・ミッチェル氏は述べています( SCaN）NASA本部のプログラム。

アップリンク レーザーにロックオンされると、トランシーバーはテーブル マウンテンの南約 130 キロメートル にあるカリフォルニア州サンディエゴ郡のカリフォルニア工科大学パロマー天文台にある 200 インチ (5.1 メートル) のヘイル望遠鏡の位置を特定します。その後、トランシーバーは近赤外線レーザーを使用して高速データをパロマーに送信します。レーザーが目標から外れる可能性がある宇宙船の振動は、トランシーバーをプシュケに取り付ける最先端の支柱によって減衰されます。

DSOC トランシーバーから高速ダウンリンク レーザーを受信するために、ヘイル望遠鏡には新しい超伝導ナノワイヤー単一光子検出器アセンブリが取り付けられています。このアセンブリは極低温に冷却されているため、単一の入射レーザー光子 (光の量子粒子) が検出され、その到達時間が記録されます。パルス列として送信されるレーザー光は、微弱な信号を検出して処理して情報を抽出するまでに、3 億キロメートル 以上移動する必要があります。これは、この技術デモ中に宇宙船が最も遠くに移動することになります。

DSOCプロジェクトのJPLのビル・クリップスタイン氏は、「高出力アップリンクレーザーからトランシーバーの望遠鏡のポインティングシステム、そして到着した単一光子をカウントできる非常に高感度な検出器に至るまで、DSOCのすべてのコンポーネントが新しい技術を披露している」と述べた。マネジャー。「チームは、長距離にわたって送信されるこのような微弱な信号から情報を絞り出すための新しい信号処理技術を開発する必要さえありました。」

関係する距離は、技術デモに別の課題をもたらします。サイキの旅が遠くなるほど、光子が目的地に到達するまでに時間がかかり、最大で数十分の遅れが生じます。レーザー光子の移動中に地球と宇宙船の位置は常に変化するため、この遅れを補正する必要があります。

「地球とサイキの相対運動に対処しながら、レーザーを向けて数百万マイル以上をロックオンすることは、私たちのプロジェクトにとってエキサイティングな挑戦です」とビスワス氏は語った。

ミッションの詳細
DSOC は、NASA のサイキ ミッションの打ち上げ後、2026 年の火星フライバイに向かう途中で、ほぼ 2 年間運用を実証する予定です。DSOC トランシーバーは探査機サイキによってホストされますが、技術デモではサイキ ミッションのデータは中継されません。各プロジェクトの成功は、他のプロジェクトとは独立して評価されます。

DSOC は、TDM と SCaN が資金提供する一連の光通信デモンストレーションの最新のものです。カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の一部門である JPL は、NASA の宇宙技術ミッション総局内で TDM の DSOC を管理し、NASA の宇宙運用ミッション総局内で SCaN を管理しています。

サイキのミッションはアリゾナ州立大学が主導している。JPL は、ミッションの全体的な管理、システム エンジニアリング、統合とテスト、およびミッションの運用を担当します。Psyche は NASA のディスカバリー プログラムの一部です。

DSOC の詳細については、次のサイトを参照してください。

https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsoc