近日,京瓷公司宣布,其“精密堇青石”陶瓷镜已被选用于国际空间站 (ISS) 与地球上的移动光学站之间进行光通信的实验设备。这是堇青石首次用于此类用途。
京瓷的精密堇青石陶瓷镜已被索尼计算机科学研究所(Sony Computer Science Laboratories, 索尼 CSL)开发的光学天线组件(量子小型光链路,Quantum-Small Optical Link ,简称:QSOL)所采用。QSOL是小型近地轨道安全激光通信终端(SeCRETS)的光学天线组件。它由 NICT、下一代空间系统技术研究协会(NeSTRA)、东京大学、完美天空JSAT株式会社和索尼 CSL共同开发,并获得日本总务省指定,由其在轨道上演示自由空间光以太网通信纠错技术。
图 QSOL的结构
目前,太空中的地球观测卫星与地面站之间的双向数据通信方法涉及使用无线电波或可见光的光无线通信。这种通信对于获取天气预报、灾难响应和基础设施监控的图像数据至关重要。安装在地球观测卫星上的传感器的进步导致可获得的观测数据量增加。然而,迫切需要快速将大量观测数据传输到地面站,实现高速和大容量数据通信对太空基础设施提出了挑战。为了解决这个问题,预计实施激光光通信将使数据传输和接收速度比无线电波通信快 100 倍以上,容量显著提高。
图 配备京瓷精密堇青石陶瓷镜的小型近地轨道安全激光通信终端“SeCRETS”
此外,要通过光通信将数据从卫星传输到特定地面站,必须使用光学镜将光线调整到最佳角度。传统上,人们使用金属或玻璃镜,但调整光线需要纳米级精度。因此,需要具有长期稳定尺寸精度和承受严酷太空环境中热膨胀和温度变化能力的镜子。
在这次实验中,京瓷的精密堇青石陶瓷镜因其独特的热和机械性能(例如低热膨胀和长期尺寸稳定性)而被安装在 QSOL 中。京瓷的精密堇青石陶瓷镜具有低热膨胀、高机械强度和高刚性、长期尺寸稳定性、耐辐射性的特点,即使在太空中也能实现稳定的光通信。
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