스페이스 클럽 우주 정거장에 배달 된 X 선 통신 실험

[발사총책임자]

NASA의 궤도 탄도 관측소 -3 (OCO-3) 장비와 미 우주국의 우주 시험 프로그램 - 휴스턴 6 (STP-H6) 탑재기는 X 선 통신 실험을 수행하며 발사 전에 우주 X의 드래곤 화물선 트렁크 안에있다. 크레딧 : NASA

NASA와 해군 연구소가 개발 한 새로운 통신 실험은 국제 우주 정거장에 도착하여 우주에서 깊은 우주 탐사와 군사 기술에 사용할 수있는 획기적인 X 선 신호를 사용하여 우주에서 데이터를 전송할 수 있음을 입증했습니다.

XCOM으로 알려진 X-ray 통신 실험은 SpaceX Dragon화물 캡슐의 트렁크에 우주 정거장에 도착한 STP-H6이라는 이름의 미국 군사 장비 내부의 과학 및 기술 데모 페이로드 중 하나입니다.

우주 정거장의 로봇 팔은 이번 주말 드래곤의 트렁크에서 STP-H6 페이로드를 끌어 당겨 스테이션의 트러스 백본에 장착 포스트에 부착 할 것이다. STP-H6 장비 패키지는 NASA의 Orbiting Carbon Observatory-3 실험 또는 지구 대기에서 이산화탄소 농도를 측정하는 OCO-3 실험을 통해 Dragon의 트렁크에 탔습니다.

목요일 밤, 일본 기보 연구소 모듈 외부의 장착 포스트에 배치하기 위해 일본 로봇 팔에 실험을 전달할 예정인이 스테이션의 캐나다 내장 로봇 팔을 사용하여 드래곤의 압력을받지 않은 트렁크에서 OCO-3 장비를 로봇 식으로 제거했다.

Canadarm 2는 STP-H6 페이로드를 스테이션의 트러스 백본 포트 측면에있는 팔레트로 전송합니다. 최종 로봇 이동 활동으로 인해 2015 년에 열리는 대기 실험 인 실패한 구름 - 에어로졸 운송 시스템이 용의 트렁크로 옮겨져 처분됩니다.

CATS 장비는 6 월 3 일 임무가 끝날 때 재진입하는 동안 드래곤 우주선의 트렁크 안에 타 버릴 것입니다.

일단 스테이션에 설치되면 지상 컨트롤러가 STP-H6 페이로드의 실험을 시작합니다. XCOM 조사 외에도 STP-H6 미션의 다른 목적은 지구의 대기와 우주 경계를보다 잘 관찰 할 수있는 적외선 대기 광선 카메라의 시연, 궤도에서 이미지 및 비디오 처리를위한 새로운 기술을 평가하는 슈퍼 컴퓨터 실험, 새로운 고정밀 스타 추적기, 자세 결정 및 제어 실험, 우주선 플라즈마 진단 제품군 등이 있습니다.

XCOM 실험은 송신기 또는 소스로 구성되어 스테이션의 반대쪽에있는 수신기를 향해 X 선 신호를 방출합니다. 수신기는 실제로 중성자 별 내부 컴포지션 탐색기의 약자 인 NICER라는 NASA 천체 물리학 도구입니다.

국제 우주 정거장 외부에 56 개의 개별 X 선 미러 모듈이있는 NICER 장비의 모습. 크레딧 : NASA

NICER는 2017 년 중성자 별에서 나오는 X 선 빛을 측정 한 이후로 우주 정거장에 있었고, 소량의 별이 그들의 삶의 끝에서 폭력적인 초신성으로 폭발 한 후에 남겨진 초 고밀도 항성 골격이 남았다.

NICER 실험은 X 선 포톤이 실리콘 탐지기에 떨어지는 정확한 시간을 기록 할 수 있습니다. 시간표는 과학자들이 우주 비행 탐색을위한 도구로서 처음으로 펄서라고 불리는 급속 중성자 별의 광선을 사용할 수있게했다.

밀리 초 펄서 (millisecond pulsar)라고 불리는 특정 유형의 중성자 별의 X 선 빛의 규칙적인 펄스를 사용하여 2017 년 말에 NICER로 위치 추정을 유도했습니다.

NASA의 고다드 우주 비행 센터 (NASA 's Goddard Space Flight Center)의 천체 물리학자인 키스 겐 드로 (Keith Gendreau)는 "NICER를 만들었을 때, 우리는 그것을 테스트하기 위해 고다드에서 개발 한 X 선원을 사용했다. 우리는 임의의 파형으로 변조 할 수있는 X 선원이었다" , NICER 및 XCOM 실험에 대한 수석 연구원. "우리는 시뮬레이션 된 펄서를 만들 수 있었고 NICER가 실제로 과학 및 기술 응용 분야에서해야 할 X 레이 타이밍을 수행하기 위해 올바르게 작동하는지 확인할 수있었습니다.

Gendreau는 "우리가 제작 한이 X 선 소스는 변조 된 X 선 소스 또는 MXS라고 불렀습니다. "원하는대로 모든 유형의 X- 레이 광 커브를 수행 할 수 있다는 것을 알게되면 데이터를 전송하는 데 사용할 수 있다는 것이 분명했습니다. 그래서 이것이 우리가 할 수있는 또 다른 어플리케이션입니다. "

이제 NICER는 지상에서 NICER 장비를 테스트하기 위해 원래 개발 된 X 선 소스를 사용하는 X 선 통신 실험의 중요한 부분입니다.

원래 NICER 장비 용으로 개발 된 X 선원은 환자에게 기존 CT 스캔의 1/10의 방사선 량을 줄 수있는 새로운 유형의 CT 스캔 기계에도 사용되고 있습니다.

"이 X 선 소스는 X 선 천체 물리학 도구의 교정을 위해 개발되었으며 현재 통신 및 의학 및 기타 분야에서 응용되고 있습니다."라고 Gendreau는 Spaceflight Now와의 최근 인터뷰에서 말했다. "핵심 기술은 NASA에서 개발했습니다."

XCOM 실험의 스폰서는 미군의 우주 테스트 프로그램입니다. 미 국방부는 전 세계에 데이터를 전송하는 데있어 X 선 통신을보다 안전한 방법으로 예견하고 NASA 과학자들은 우주 데이터 전송에 유용 할 수 있다고 믿고 있습니다.

"그들은이 유형의 실험에 관심이 있었고 우리는 그것을 만드는 방법을 알고있었습니다."라고 겐 드로 박사는 국방부의 참여에 대해 말했다. "그래서 모두가 함께 노력하여이 수준으로 끌어 올렸습니다."

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Goddard와 Naval Research Laboratory의 과학자들이 XCOM 실험을 담당하고 있습니다.

겐 드로 박사는 "우리는 X 선에서 데이터 통신의 기내 시연을 실제로 수행하기 위해 우주로 보내고있다"고 말했다.

"당신이 이것을 원할지도 모르는 많은 이유가있다"고 그는 말했다. "가장 높은 에너지의 X 선은 투과성이므로 재료를 통과 할 수 있습니다. 하나의 개념은 플라즈마로 인해 (라디오) 정전을 겪은 아폴로 13 호에서와 같이 재 입력 우주선 또는 이와 유사한 것 같은 극 초음속 차량과 통신 할 수있는 방법이라는 것입니다.

"X 선은 플라즈마 주파수보다 높으며 통신 링크를 제공 할 수 있습니다."라고 Gendreau가 말했습니다.

많은 인공위성들이 기존의 무선 링크를 대체하기 위해 광통신을 사용하기 시작했습니다. 레이저를 사용하는 광통신은 무선 통신보다 빠른 데이터 전송 속도를 제공하지만 송신기 간의보다 정확한 포인팅이 필요합니다.

"라디오에서 레이저 통신으로 이동하면 생산되는 통신 빔이 훨씬 더 작아집니다."라고 겐 드로 박사는 말했다. "레이저 통신보다 더 작아 진다고 상상할 수 있다면 X- 레이 방향 일 것입니다.

"X- 레이는 레이저 통신과 같이 광통신에 사용되는 시스템의 파장의 약 1/1000보다 훨씬 작기 때문에 빔이 매우 단단 할 수 있습니다."

NASA의 최초의 X 선 통신 시연은 국제 우주 정거장에서 발생합니다. 이 이미지는 Modulated X-ray Source 및 중성자 별 Interior Composition Explorer 또는 NICER의 위치를 ​​보여줍니다. 이는 중요한 데모입니다.
크레딧 : NASA

"그 유형의 시스템에는 국가 보안 응용 프로그램이 있습니다."라고 Gendreau가 말했습니다. "정지 궤도 우주선과 낮은 지구 궤도 우주선 사이의 지점 간 통신 링크를 상상할 수 있습니다. 우주선의 발자국은 매우 작습니다. 그리고 누군가가 그것을 가로 챌 것이라면, 당신의 신호가 사라질 것입니다. 따라서 정말로 안전한 지점 간 통신 링크를 만들 수 있습니다.

"외계 행성에서 지구로 이동하는 것과 같이 더 먼 거리에서 매우 작은 발자국을 갖는 것은 태양계 내부의 신호를 전파하는 송신기의 모든 전력을 소비하지 않는다는 것을 의미합니다." "당신은 당신이 관심을 갖는 도구에 더 많은 것을 지시 할 것입니다."

과학자들은 수십 년 동안 우주에서의 X 선 통신 시연을 모색했지만 우주 정거장에 대한 XCOM 실험이 첫 번째 일 것이다.

NICER는 몇 달 동안 몇 시간 동안 지속되는 여러 X- 선 통신 테스트에 대한 과학적 관찰을 중단 할 것이라고 겐 드로 박사는 말했다.

Gendreau는 "이 첫 번째 실험의 핵심은 일반적인 X 선 통신을 증명하고 X 선원의 (기술 준비성) 수준을 높이는 것입니다."라고 말했습니다.

레이저 통신은 전파보다 단말기 사이에서 초당 더 많은 데이터를 중계하는 도관을 제공하는 것처럼 X 선 통신은 대역폭의 또 다른 급격한 증가를 가져옵니다. 그러나 X 선 통신 소스의 좁은 빔 폭으로 인해 엄격한 제약이 따릅니다.

Gendreau는 "레이저 통신은 매우 좁은 빔을 가지고 있으며, 그들이 가지고있는 큰 어려움은 레이저 통신 송신기를 충분히 정확하게 가리키고있다"고 말했다. "그것은 어려워진다. 당신은 수신기를 가르키고 있고, 우주선은 움직이고 있습니다, 그래서 당신은 송신기의 방향을 바꾸기 위해 몇몇 짐벌을 조정할 수 있습니다.하지만 그것은 질량이 있습니다. 그것은 우주선을 움직이게하는 종류입니다. 레이저 통신 시스템을 가리키는 것은 매우 복잡해집니다.

"X 선 통신의 장기적인 과제 중 하나는 빔이 훨씬 더 미세하기 때문에 X 선 통신 시스템을 가리키는 것이 더 어려워 질 것"이라고 그는 말했다. "엔지니어들은 항상하는 일을 할 것이며, 필요한 것보다 10 배는 더 좋게 만들 것입니다. 이러한 어려움을 극복하는 것이 바로 공학입니다. "

스페이스 클럽(Space Club)