Kyoto/Esslingen, 31. Juli 2024. Der Keramikspiegel der Kyocera Corporation aus „Fine Cordierite“ wurde f?r den Einsatz in Ger?ten zur experimentellen optischen Kommunikation zwischen der Internationalen Raumstation (ISS) und einer mobilen optischen Station auf der Erde ausgew?hlt. Es ist das erste(1) Mal, dass Cordierit f?r einen solchen Zweck verwendet wird.
F?r weitere Informationen ?ber den Keramikspiegel aus Fine Cordierite von Kyocera klicken Sie bitte auf diesen Link:
https://www.youtube.com/watch?v=1xf-m8gz7yM
Kyoceras Keramikspiegel aus Fine Cordierite kommt in der optischen Kommunikationsantenne (Quantum-Small Optical Link, im Folgenden: QSOL) zum Einsatz, die von Sony Computer Science Laboratories, Inc. (Pr?sident und CEO: Hiroaki Kitano, im Folgenden: Sony CSL) entwickelt wurde. QSOL wurde im Auftrag des japanischen Ministeriums f?r innere Angelegenheiten und Kommunikation entwickelt. Es handelt sich dabei um die Komponente einer optischen Kommunikationsantenne f?r das Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit (SeCRETS) zur Demonstration der Technologie im Orbit.
Diese Demonstration wurde gemeinsam vom National Institute of Information and Communications Technology (Pr?sident: Hideyuki Tokuda, im Folgenden: NICT), der School of Engineering, der Universit?t Tokio (Dekan: Yasuhiro Kato), der Next Generation Space System Technology Research Association (Pr?sident: Koji Yamaguchi), der SKY Perfect JSAT Corporation (Representative Director, President und Chief Executive Officer: Eiichi Yonekura) sowie Sony CSL durchgef?hrt.
Hintergrund der Materialwahl
Bislang beruht der Zweiwege-Datenaustausch zwischen Erdbeobachtungssatelliten im Weltraum und den Bodenstationen auf der drahtlosen optischen Kommunikation mit Funkwellen oder sichtbarem Licht. Diese Kommunikation ist f?r die Erfassung von Bilddaten zur Wettervorhersage, f?r Katastrophenschutz und -hilfe sowie zur ?berwachung der Infrastruktur unerl?sslich.
Die Fortschritte bei den Sensoren der Erdbeobachtungssatelliten haben dazu gef?hrt, dass immer mehr Beobachtungsdaten gewonnen werden k?nnen. Diese sollen anschlie?end m?glichst schnell an Bodenstationen ?bertragen werden. Allerdings besteht zum aktuellen Zeitpunkt genau darin eine der zu l?senden Herausforderungen f?r die Weltrauminfrastruktur: die ?bertragung gro?er Datenvolumen mit hoher Geschwindigkeit. Um dieses Problem zu l?sen, setzt man auf optische Kommunikation via Laserstrahlen f?r eine Daten?bertragungs- und -empfangsgeschwindigkeit, die nicht nur mehr als 100-mal schneller ist als die Funkwellenkommunikation, sondern auch eine deutlich h?here Kapazit?t zul?sst.
Damit die Daten von den Satelliten ihre Bodenstationen erreichen, muss zudem der Laserstrahl mit optischen Spiegeln auf den optimalen Winkel eingestellt werden. Bisher kamen hierbei Spiegel aus Metall oder Glas zum Einsatz. Dazu muss der Laserstrahl mit einer Pr?zision im Nanobereich ausgerichtet werden. Daher werden Spiegel mit dauerhafter Formstabilit?t und der F?higkeit, W?rmeausdehnung und Temperatur?nderungen in der rauen Weltraumumgebung standzuhalten, ben?tigt.
Bei diesem Experiment wurde der Keramikspiegel aus Fine Cordierite von Kyocera in der QSOL installiert. Er wurde aufgrund seiner einzigartigen thermischen und mechanischen Eigenschaften, wie z. B. geringe W?rmeausdehnung und dauerhafte Formstabilit?t, ausgew?hlt.
Angesichts der erfolgreichen Durchf?hrung dieses Experiments glauben wir, dass unsere Produkte zum Aufbau einer Weltrauminfrastruktur f?r die optische Satellitenkommunikation beitragen k?nnen, bei der in Zukunft gro?e Datenvolumen mit hoher Geschwindigkeit ?bertragen werden k?nnen.
Kyocera wird weiterhin seine Feinkeramiktechnologie nutzen, um zuverl?ssige Komponenten zu entwickeln, die zur Forschung und Beobachtung in den Bereichen Astronomie und Weltraum beitragen.
Produktmerkmale von Kyoceras Keramikspiegel aus Fine Cordierite
Der Kyocera Fine Cordierite-Keramikspiegel ist das Ergebnis von 65 Jahren Entwicklungsarbeit, in denen die folgenden vier Eigenschaften f?r eine stabile optische Kommunikation auch im Weltraum durch das feinkeramische Material und die Brenntechnologie erreicht wurden.
1. Geringe thermische Ausdehnung
Die Ausdehnung sowie die Formver?nderungen aufgrund von Temperaturschwankungen sind extrem gering, sodass sie f?r optische Spiegel verwendet werden k?nnen, die Pr?zision im Nanobereich erfordern.
2. Hohe mechanische Festigkeit und hohe Steifigkeit
Gegen?ber Glas mit niedriger W?rmeausdehnung weist der Keramikspiegel aus Fine Cordierite von Kyocera eine 1,5- bis 2-mal h?here mechanische Festigkeit auf, die im Vergleich zu Glas eine h?here Steifigkeit bietet und so ein sehr geringes Gewicht erm?glicht.
3. Dauerhafte Formstabilit?t
Gegen?ber Glas mit niedrigem W?rmeausdehnungskoeffizient weist Fine Cordierite eine hervorragende Formstabilit?t auf, sodass es ?ber einen l?ngeren Zeitraum verwendet werden kann, ohne dass Formver?nderungen zu bef?rchten sind.
4. Strahlungsbest?ndigkeit
Tests zur Strahlenbelastung haben best?tigt, dass der W?rmeausdehnungskoeffizient (WAK) von Fine Cordierite unver?ndert bleibt. Das macht es ideal f?r Anwendungen im Weltraum.
Kyocera wird seinen Keramikspiegel aus Fine Cordierite auf der vom 19. bis 21. November 2024 in Bremen (Stand #T17) stattfindenden Space Tech Expo 2024 ausstellen.
Weitere Informationen ?ber Kyoceras Keramikspiegel aus Cordierit:
https://www.kyocera-fineceramics.de/en/markets/aviation-and-aerospace-industry
?ber das Experiment
SeCRETS startete am 2. August 2023 zur ISS und wurde auf der externen Experimentplattform des japanischen Experimentmoduls „Kibo“ (Intermediate Space Environment Experiment Platform [i-SEEP]) installiert. Anschlie?end wurde die geheime Schl?sselfreigabe unter Verwendung einer optischen 10-GHz-Taktkommunikation von der ISS in niedriger Umlaufbahn zu einer tragbaren optischen Bodenstation am Boden durchgef?hrt und die sichere Kommunikation zwischen der ISS und der Bodenstation unter Verwendung des One-Time-Pad-Verfahrens zur Verschl?sselung mit dem Schl?ssel erfolgreich demonstriert.(2)
Weitere Informationen ?ber das Experiment:
https://www.sonycsl.co.jp/press/prs20240423/?lang=en
SeCRETS wurde im Rahmen des „Forschungs- und Entwicklungsprojekts f?r IKT-Schl?sseltechnologien (JPMI00316)“ des japanischen Innenministeriums entwickelt, insbesondere f?r die „Forschung und Entwicklung der Quantenverschl?sselungstechnologie in der Satellitenkommunikation (JPJ007462).“(3)
(1) Erstmalig wurde ein Spiegel aus Cordierit-Keramik f?r den Einsatz in experimentellen optischen Kommunikationsger?ten auf der ISS ausgew?hlt, basierend auf Forschungsergebnissen von Kyocera (2024).
(2) Erfolgreicher Austausch von geheimem Schl?ssel und hochsichere Kommunikation zwischen der ISS und der Bodenstation. „Gesteigerte Erwartungen an die praktische Anwendung der Satellitenquantenverschl?sselung.“
https://www.sonycsl.co.jp/press/prs20240418/ (nur auf Japanisch).
(3) Pressemitteilung des Ministeriums f?r innere Angelegenheiten und Kommunikation vom 14. Juni 2018. Ergebnisse der ?ffentlichen Ausschreibung von Forschungs- und Entwicklungsvorschl?gen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie 2018; http://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01tsushin03_02000247.html
Keywords:Kyocera, Feinkeramik, Cordierite
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