Küçük uydu PIXL-1, 24 Ocak 2021 saat 16:00 CET’de ABD uzay limanı Cape Canaveral’dan ABD şirketi SpaceX’in Falcon 9 fırlatma aracıyla başarılı bir şekilde yörüngeye fırlatıldı. Dünyanın en küçük lazer iletim terminali uyduda bulunuyor: “OSIRIS4CubeSat”, geleneksel radyo bağlantılarından yüz kata kadar daha hızlı veri iletimi sağlıyor ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nden (DLR) bilim adamları tarafından yakın işbirliği içinde geliştirildi. Almanya merkezli Alman telekomünikasyon şirketi TESAT, Stuttgart yakınlarındaki Backnang’da geliştirildi. Bilimsel konuları araştırmak için önemli bir platform sağlar. Lazer terminal seri üretim için tasarlanmıştır ve TESAT tarafından “CubeLCT” adı altında pazarlanmaktadır. Bu şekilde Almanya’da bir iş yeri olarak yeni değer zincirleri ortaya çıkıyor.
Lazer ile veri iletimi, “kablosuz fiber optik bağlantı” olarak görülebilir ve bu nedenle gelecekte uydular aracılığıyla çok daha verimli veri iletimi sağlayacaktır – iletişimde geniş bir uygulama yelpazesi açar. Ayrıca uydu navigasyonu ve kuantum kriptografi için yeni seçenekler sunuyor. Uydu görevinde, proje ortakları artık uzaydan yere optik iletişimin en küçük uydularda bile uygulanabileceğini göstermek istiyor. Oberpfaffenhofen’deki Alman Uzay Operasyonları Merkezi, uydunun işletilmesinden sorumludur.
proje yöneticisi Christopher Schmidt, “OSIRIS4CubeSat ile, gelecekte birçok görev için veri hızı açısından yeni olanaklar sunacak ve DLR’de bize bilimsel ölçümler ve bilimsel projelerde sonraki teknolojik adımlar için ideal bir temel sunan bir temel geliştirdik” diyor. iletişim ve navigasyon için DLR Enstitüsü.
İleriye doğru önemli adım
Şimdiye kadar lazer terminalleri, CubeSats gibi küçük uydu platformlarında kullanılamayacak kadar büyüktü ve ayrıca çok fazla güç gerektiriyordu. PIXL-1’in lansmanı böylece uydu iletişiminde yeni ufuklar açıyor ve küçük uydular için görev olanaklarını genişletiyor. 10 x 10 x 3 santimetre boyutlarıyla OSIRIS4CubeSat ve CubeLCT ürünü, en küçük uydulara mükemmel uyum sağlar, ancak daha büyük platformlara da uyarlanabilir. Sistemler, alçak dünya yörüngelerinde beş yıl süren görevler için optimize edilmiştir. DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, yaklaşık 15 yıllık araştırma sonuçları ve deneyimiyle katkıda bulunmuştur. Teknolojik sıçrama, teknolojinin güçlü bir şekilde minyatürleştirilmesiyle başarılır – optik, mekanik ve elektronik birbirine yakından bağlıdır.
DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü Direktörü Prof. Christoph Günther, “CubeLCT ile elde ettiğimiz işlevsellik ve minyatürleştirme, en küçük uyduları yeni bir yetenek sınıfına yükseltiyor ve takımyıldızlara daha zorlu görevler atamamıza izin veriyor” diyor.
PIXL-1 görevinde çok sayıda bilimsel hedef araştırılacak. Teknolojinin temel bir gösterimine ek olarak, hata koruma mekanizmalarını optimize edebilmek için iletim kanalı da daha yakından araştırılmalıdır. Bu bulgular, teknolojinin uluslararası standardizasyonu ve gelecekteki görevlerde veri hızlarının saniyede bir gigabit’e kadar artması için önemli bir temel oluşturuyor. Bu, giderek daha fazla miktarda veri iletmek zorunda olan yer gözlemi için özellikle önemlidir.
Çeşitli uygulama olanakları
Bireysel küçük uydulara ek olarak, mega takımyıldızlarda da kullanılabilirler. Orada, çok sayıda uydu, örneğin bir geniş bant İnternet bağlantısının dünya çapında dağıtımında, bir görevde birlikte çalışır. Sonraki geliştirme adımlarında, optik iletişim, uzaydaki küçük uydular arasında optik bağlantıların da mümkün olacağı şekilde daha da geliştirilecektir.
Optik iletişimin bir başka özelliği de kuantum anahtarlarını dağıtmak için kullanılabilmesidir. Bu teknolojinin yardımıyla, her türlü dijital iletişim dokunma korumalı hale getirilebilir. DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, bu araştırma alanında bir liderdir ve verici ile alıcı arasındaki kuantum anahtar dağıtımını daha da geliştirmek için uzaydaki yeni teknoloji platformunu kullanacaktır.
Alıcı istasyonlar: bir ağın yapısı
Lazerler bulutlardan geçemediğinden, lazer tabanlı iletişimde en büyük zorluk hava durumudur. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, çoğu az bulut örtüsü olan yerlere kurulacak olan dünya çapında bir optik yer istasyonları ağı kurulacaktır. DLR, öncü görevi PIXL-1 ile bu yaklaşımı destekliyor ve önümüzdeki aylarda konumları test edecek ve alım ağını daha da genişletecek. Ağın ilk iki yer istasyonu şu anda Alman Uzay Operasyonları Merkezi (GSOC) ve iki Avrupa lokasyonunda bir endüstriyel ortak tarafından kuruluyor.
Küçük uydu PIXL-1’i kontrol etmek için iletişim için iki farklı frekans bandı kullanılır. Başlangıçta, lazer iletişimi, yeni bir GSOC anteninin devreye alındığı ultra kısa dalga aralığında olacaktır. Gerçek görev sırasında uydu S-bandında çalışır, böylece kontrol merkezi daha sonra normal yer istasyonlarını kullanabilir ve uyduyu standart süreçlere mümkün olduğunca sorunsuz bir şekilde entegre edebilir. GSOC, Oberpfaffenhofen’den uyduyu düzenli olarak kontrol eder, lazer terminalini koşullandırır ve verilerin İletişim ve Navigasyon Enstitüsü’ndeki meslektaşlarına ulaşmasını sağlar.
TESAT ile endüstriyel işbirliği
DLR ve TESAT, 2016’dan bu yana çok yakın ve başarılı bir şekilde birlikte çalışıyor. İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, OSIRIS (Optical Space Infrared Downlink System) programında, doğrudan optik downlinkler için kullanılan, kompakt tasarıma sahip minyatür lazer iletim terminalleri geliştiriyor. uydudan dünyaya. TESAT en başından beri müşteri olarak geliştirmeye dahil oldu. Backnang’lı şirket, optik uydu iletişimi alanında bir dünya lideri olarak kabul ediliyor ve bu bağlamda küçük uydu pazarını genişletmeyi planlıyor. PIXL-1’in piyasaya sürülmesiyle, teknoloji artık kararlı bir şekilde ilerlemektedir. Geliştirme aşamasının tamamlanmasının ardından endüstriyel ortak, kompakt uydu lazer terminalinin seri üretimine başlayacak.
“TESAT olarak sınırları aşmak ve insanları ürünlerimizle buluşturmak için net bir vizyonumuz var. PIXL-1’in lansmanı ile bu göreve bir adım daha yaklaştık. Ve CubeLCT, DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü ile TESAT arasındaki çok başarılı bir işbirliğinin sonucudur,” diyor Tesat-Spacecom CEO’su Dr. Marc Steckling.
Lazer ile veri iletimi, “kablosuz fiber optik bağlantı” olarak görülebilir ve bu nedenle gelecekte uydular aracılığıyla çok daha verimli veri iletimi sağlayacaktır – iletişimde geniş bir uygulama yelpazesi açar. Ayrıca uydu navigasyonu ve kuantum kriptografi için yeni seçenekler sunuyor. Uydu görevinde, proje ortakları artık uzaydan yere optik iletişimin en küçük uydularda bile uygulanabileceğini göstermek istiyor. Oberpfaffenhofen’deki Alman Uzay Operasyonları Merkezi, uydunun işletilmesinden sorumludur.
proje yöneticisi Christopher Schmidt, “OSIRIS4CubeSat ile, gelecekte birçok görev için veri hızı açısından yeni olanaklar sunacak ve DLR’de bize bilimsel ölçümler ve bilimsel projelerde sonraki teknolojik adımlar için ideal bir temel sunan bir temel geliştirdik” diyor. iletişim ve navigasyon için DLR Enstitüsü.
İleriye doğru önemli adım
Şimdiye kadar lazer terminalleri, CubeSats gibi küçük uydu platformlarında kullanılamayacak kadar büyüktü ve ayrıca çok fazla güç gerektiriyordu. PIXL-1’in lansmanı böylece uydu iletişiminde yeni ufuklar açıyor ve küçük uydular için görev olanaklarını genişletiyor. 10 x 10 x 3 santimetre boyutlarıyla OSIRIS4CubeSat ve CubeLCT ürünü, en küçük uydulara mükemmel uyum sağlar, ancak daha büyük platformlara da uyarlanabilir. Sistemler, alçak dünya yörüngelerinde beş yıl süren görevler için optimize edilmiştir. DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, yaklaşık 15 yıllık araştırma sonuçları ve deneyimiyle katkıda bulunmuştur. Teknolojik sıçrama, teknolojinin güçlü bir şekilde minyatürleştirilmesiyle başarılır – optik, mekanik ve elektronik birbirine yakından bağlıdır.
DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü Direktörü Prof. Christoph Günther, “CubeLCT ile elde ettiğimiz işlevsellik ve minyatürleştirme, en küçük uyduları yeni bir yetenek sınıfına yükseltiyor ve takımyıldızlara daha zorlu görevler atamamıza izin veriyor” diyor.
PIXL-1 görevinde çok sayıda bilimsel hedef araştırılacak. Teknolojinin temel bir gösterimine ek olarak, hata koruma mekanizmalarını optimize edebilmek için iletim kanalı da daha yakından araştırılmalıdır. Bu bulgular, teknolojinin uluslararası standardizasyonu ve gelecekteki görevlerde veri hızlarının saniyede bir gigabit’e kadar artması için önemli bir temel oluşturuyor. Bu, giderek daha fazla miktarda veri iletmek zorunda olan yer gözlemi için özellikle önemlidir.
Çeşitli uygulama olanakları
Bireysel küçük uydulara ek olarak, mega takımyıldızlarda da kullanılabilirler. Orada, çok sayıda uydu, örneğin bir geniş bant İnternet bağlantısının dünya çapında dağıtımında, bir görevde birlikte çalışır. Sonraki geliştirme adımlarında, optik iletişim, uzaydaki küçük uydular arasında optik bağlantıların da mümkün olacağı şekilde daha da geliştirilecektir.
Optik iletişimin bir başka özelliği de kuantum anahtarlarını dağıtmak için kullanılabilmesidir. Bu teknolojinin yardımıyla, her türlü dijital iletişim dokunma korumalı hale getirilebilir. DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, bu araştırma alanında bir liderdir ve verici ile alıcı arasındaki kuantum anahtar dağıtımını daha da geliştirmek için uzaydaki yeni teknoloji platformunu kullanacaktır.
Alıcı istasyonlar: bir ağın yapısı
Lazerler bulutlardan geçemediğinden, lazer tabanlı iletişimde en büyük zorluk hava durumudur. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, çoğu az bulut örtüsü olan yerlere kurulacak olan dünya çapında bir optik yer istasyonları ağı kurulacaktır. DLR, öncü görevi PIXL-1 ile bu yaklaşımı destekliyor ve önümüzdeki aylarda konumları test edecek ve alım ağını daha da genişletecek. Ağın ilk iki yer istasyonu şu anda Alman Uzay Operasyonları Merkezi (GSOC) ve iki Avrupa lokasyonunda bir endüstriyel ortak tarafından kuruluyor.
Küçük uydu PIXL-1’i kontrol etmek için iletişim için iki farklı frekans bandı kullanılır. Başlangıçta, lazer iletişimi, yeni bir GSOC anteninin devreye alındığı ultra kısa dalga aralığında olacaktır. Gerçek görev sırasında uydu S-bandında çalışır, böylece kontrol merkezi daha sonra normal yer istasyonlarını kullanabilir ve uyduyu standart süreçlere mümkün olduğunca sorunsuz bir şekilde entegre edebilir. GSOC, Oberpfaffenhofen’den uyduyu düzenli olarak kontrol eder, lazer terminalini koşullandırır ve verilerin İletişim ve Navigasyon Enstitüsü’ndeki meslektaşlarına ulaşmasını sağlar.
TESAT ile endüstriyel işbirliği
DLR ve TESAT, 2016’dan bu yana çok yakın ve başarılı bir şekilde birlikte çalışıyor. İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, OSIRIS (Optical Space Infrared Downlink System) programında, doğrudan optik downlinkler için kullanılan, kompakt tasarıma sahip minyatür lazer iletim terminalleri geliştiriyor. uydudan dünyaya. TESAT en başından beri müşteri olarak geliştirmeye dahil oldu. Backnang’lı şirket, optik uydu iletişimi alanında bir dünya lideri olarak kabul ediliyor ve bu bağlamda küçük uydu pazarını genişletmeyi planlıyor. PIXL-1’in piyasaya sürülmesiyle, teknoloji artık kararlı bir şekilde ilerlemektedir. Geliştirme aşamasının tamamlanmasının ardından endüstriyel ortak, kompakt uydu lazer terminalinin seri üretimine başlayacak.
“TESAT olarak sınırları aşmak ve insanları ürünlerimizle buluşturmak için net bir vizyonumuz var. PIXL-1’in lansmanı ile bu göreve bir adım daha yaklaştık. Ve CubeLCT, DLR İletişim ve Navigasyon Enstitüsü ile TESAT arasındaki çok başarılı bir işbirliğinin sonucudur,” diyor Tesat-Spacecom CEO’su Dr. Marc Steckling.