(3분 읽기+2분 52초 동영상)
- 1월 24일, 세계에서 가장 작은 레이저 터미널 OSIRIS4CubeSat 궤도 진입
- 라디오파보다 1백 배 빨라, 미래 양자통신에 활용
- 단점; 구름을 통과하지 못해 지상에 여러 기지국 필요

궤도에서 가장 작은 레이저 터미널
CubeSat, 지구궤도로 레이저 전송을 위한 미니 시스템을 장착

빛으로 통신 : 
세계에서 가장 작은 레이저 터미널인 OSIRIS4CubeSat가 궤도에 진입했다. 

10cm 폭에 높이는 3cm에 불과한 이 레이저 시스템은 레이저 빔에 의한 데이터 전송 및 통신이 가능하며 CubeSat와 같은 소형 위성에 들어갈 수 있을 만큼 작다. 

이러한 레이저 위성은 미래에 양자 통신을 용이하게 할 수 있다. 

▲ 이제 소형 위성은 레이저로 데이터를 전송할 수도 있다. 미니 레이저 터미널이 있는 최초의 CubeSat가 2021년 1월 24일 일요일에 궤도에 진입했다. © DLR

지금까지 궤도에 있는 위성은 대부분 전파와 전파로 통신했으며 이를 사용해 데이터를 지구로 보낸다. 그러나 미래에는 레이저 빔이 궤도 데이터 전송을 보다 효율적이고 빠르게 수행해야하며 데이터의 양자 암호화도 가능하게 할 것이다. 2017년에 인공위성이 처음으로 궤도에서 지구로 얽힌 레이저 광자를 보냈고, 유럽 우주국 ESA는 궤도에 위성 기반 레이저 중계국을 설치하기 시작했다.

미니어처 형식의 레이저 시스템

그러나 지금까지 그러한 궤도 송신기 스테이션의 레이저 시스템은 대부분 너무 커서 소형 위성에 맞지 않았다. 그중에는 연구 목적으로 사용되는 CubeSats뿐만 아니라 SpaceX와 다른 회사가 궤도에서 광대역 인터넷을 사용하기 위해 사용하려는 위성 네트워크도 있다.

최근 연구자들이 이러한 소형 위성에 맞는 레이저 단말기를 개발했다.
너비 10cm, 높이 3cm에 불과한 OSIRIS4CubeSat는 세계에서 가장 작은 레이저 터미널이다. 첫 번째는 2021년 1월 24일 일요일 케이프 커내버럴에서 지구궤도로 가는 PIXL-1 소형 위성을 타고 발사되었다. 이 터미널은 독일 항공 우주 센터(DLR)의 과학자들이 통신 회사 TESAT의 동료와 함께 개발했다.

▲ OSIRIS4CubeSat 레이저 터미널의 크기는 10 x 10 x 3cm 이다. © DLR

라디오파 보다 백배 더 빠름

DLR의 프로젝트 관리자 크리스토퍼 슈미트(Christopher Schmidt)는 "OSIRIS4CubeSat를 통해 우리는 미래의 데이터 속도에 있어 많은 미션에 새로운 가능성을 제공할 기반을 개발했다"고 말했다. 레이저 터미널을 사용하면 기존 무선 연결보다 최대 100배 더 빠르게 데이터를 전송할 수 있으며 동시에 레이저 지원으로 과학적 질문을 조사할 수 있는 플랫폼도 제공한다.

현재 임무 PIXL-1은 기본 기술과 가장 적합한 전송 채널을 테스트하기 위한 것이다.
연구진은 이 데이터를 기반으로 오류 보호 메커니즘을 최적화하려고 하지만 데이터 전송 속도를 초당 최대 1기가비트(Gbit)까지 추가로 증가시키기를 원한다. 또한 기술을 국제적으로 표준화하기 위해 노력하고 있다.

지구 관측, 위성 네트워크 및 양자 통신

과학자들은 특히 작은 위성을 사용하는 지구 관측에서 가능한 응용 프로그램을 보고 있다.
여기서 레이저 시스템은 원격 감지 데이터를 지구로 전송하는 속도를 높일 수 있다.
그러나 레이저 단말기는 네트워크로 연결된 별자리의 일부와 같이 미니 위성 간의 통신에도 적합해야 한다. 우주에 있는 작은 위성 사이의 이러한 광학적 연결은 다음 개발 단계 OSIRIS4CubeSat에서 개발되고 테스트되어야 한다.

▲ 레이저 터미널을 사용하면 기존 무선 연결보다 최대 100배 더 빠르게 데이터를 전송할 수 있다. (출처: 동영상 스크린샷)

DLR 통신 및 내비게이션 연구소의 크리스토프 귄터(Christoph Günther)는 "CubeLCT로 달성한 기능과 소형화는 가장 작은 위성을 새로운 기능 등급으로 승격시키고 별자리에 더 까다로운 작업을 할당 할 수 있게 한다“고 설명했다. 여기에는 탭 방지 양자 통신을 위한 양자 키 전송도 포함되어야 한다.

필요한 지상국 네트워크

그러나 레이저 통신에는 한 가지 큰 단점이 있다.
광선이 구름을 통과할 수 없다는 것이다. 날씨로 인해 위성이 항상 모든 위치에서 데이터를 지구로 전송할 수는 없다. 이것은 위성에 충분한 저 구름 수신기를 제공하는 광 지상국의 전세계 네트워크로 해결할 수 있다. 독일 항공 우주 센터가 이에 참여하기를 원한다.

이러한 네트워크의 처음 두 개의 지상국을 현재 독일 우주 관제 센터 (GSOC)와 두 유럽 지역의 산업 파트너가 설치하고 있다. 앞으로 몇 달 안에 더 많은 위치를 테스트할 예정이다.

출처 : 독일 항공 우주 센터 (DLR)

[더사이언스플러스=문광주 기자] "no science, no future"

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]