Artemis II 달 탐사 임무는 우주에서 지구까지 레이저 통신의 확장성을 보여줍니다.

이달 초 미국 항공우주국(NASA)의 '아르테미스 II' 유인 달 탐사 임무는 4명의 우주 비행사를 달 궤도에 성공적으로 보냈고, 고해상도 이미지를 실시간으로 지구로 전송하는 임무에서 처음으로 차세대 레이저 통신 시스템을 대규모로 사용했다.이 과정에서 임무 수신을 담당하는 지상국에는 미국에 배치된 NASA의 주요 기지국뿐만 아니라 스타트업인 Observable Space와 Quantum Opus가 공동으로 구축하고 호주 국립대학교에 배치한 저가형 실험 터미널 세트도 포함됩니다.

보고서에 따르면 이 실험용 단말기 세트는 달 궤도를 도는 오리온 우주선으로부터 초당 260메가비트의 다운링크 속도로 레이저 데이터 신호를 성공적으로 수신했으며 임무 중에 촬영한 이미지, 비디오 등의 데이터를 전송하는 데 사용되었습니다. 양사는 이번 결과가 지구와 심우주 우주선 사이에 높은 처리량의 데이터 링크를 구축하는 데 반드시 값비싼 전용 시설이 필요한 것은 아니며, 상대적으로 저렴한 시스템도 경쟁력을 가질 수 있음을 입증했다고 말했다.

단말기는 Observable Space에서 제공하는 망원경과 소프트웨어로 Orion에서 오는 레이저 신호를 포착하고 잠근 다음 Quantum Opus가 개발한 광자 센서를 통해 데이터를 디코딩하는 역할을 담당합니다. 두 회사는 종종 수천만 달러의 투자가 필요한 전통적인 '맞춤형' 심우주 통신 수신 시설과 비교할 때 이 시스템의 전체 비용은 미화 500만 달러 미만이며 비용 이점이 매우 크다고 말했습니다. 이번 시연에서는 캘리포니아와 뉴멕시코에 있는 NASA의 주요 수신국과 호주의 저가 실험 터미널이 달 비행에서 4K 비디오 스트림을 성공적으로 수신하고 디코딩했습니다.

NASA는 지구에서 2억 1,800만 마일 떨어진 우주선과의 데이터 링크를 시연하는 소행성 임무를 포함하여 지난 몇 년 동안 심우주 레이저 통신 기술 시연을 계속해서 발전시켜 왔습니다. 여전히 주류 선택인 무선 주파수 통신과 비교할 때, 레이저 통신은 대역폭과 데이터 처리량 측면에서 상당한 이점을 갖고 있으며, 미래의 심우주 탐사 임무와 대규모 위성 네트워크의 데이터 요구를 충족시키는 핵심 기술로 간주됩니다. 그러나 레이저 체인은 구름이나 날씨의 영향을 받기 쉬우므로 대상에 대한 명확한 시야를 유지해야 합니다. 따라서 지상국 레이아웃에는 가용성과 안정성을 향상시키기 위해 지역과 경도에 분산된 배포가 필요합니다. 이번에 우리는 지구 반대편의 시간대를 취재한다는 점을 고려하여 미국 본토 밖의 호주에 방송국을 설립하기로 결정했습니다.

Quantum Opus의 공동 창립자이자 전직 미국 우주비행사인 Josh Casada는 Artemis II 우주비행사가 촬영한 최초의 "Earthrise" 사진에서 사진에 처음 등장한 대륙이 호주였다고 지적했는데, 이는 호주에 관측소를 설치하는 이번 시연을 특히 상징적으로 만듭니다.

임무를 마친 후 Observable Space의 CEO인 Dan Roark는 이번 임무를 통해 우주에서 지구까지의 레이저 데이터 다운링크가 상용화 및 대규모 배포를 향해 나아갈 수 있는 조건을 갖추고 있음을 입증했다고 말했습니다. 현재 레이저 링크는 위성 간 우주 간 통신에 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 과거에는 우주에서 지구로 데이터를 직접 전송하는 데 사용되는 경우가 거의 없었습니다. 중요한 이유는 비용이 너무 높다는 점이다. Rolke는 유사한 저비용 터미널 솔루션의 출현으로 전 세계의 다양한 위성 시스템에 개방된 레이저 지상 수신 네트워크의 배포를 구상하기 시작할 수 있다고 믿습니다.

그는 Observable Space가 내년 이후에 이 네트워크 확장을 추진할 계획이지만 완전한 전략은 아직 발표되지 않았다고 밝혔습니다. 비즈니스 모델 측면에서는 지상국 네트워크를 독립적으로 구축 및 운영하는 것, 기존 'Ground Station-as-a-Service'(ground Station-as-a-service) 제공업체와 협력하거나 핵심 인프라를 직접 구축하고 보유할 초대형 위성군을 보유한 사업자와 협력하는 등 다양한 경로를 평가하고 있습니다. 그의 견해로는 어떤 경로를 택하든 핵심은 이전에 몇 가지 임무에서만 "사용하도록 맞춤화"되었던 고급 심우주 레이저 통신 기능을 수요에 따라 대량으로 사용할 수 있는 정규화된 인프라로 전환하는 것입니다.

'아르테미스' 달 귀환 계획에 힘입어 심우주 임무의 이미지, 영상 등 대용량 데이터에 대한 수요가 계속 증가하는 한편, 지구 관측, 광대역 인터넷, 과학 페이로드 등 분야에서 상업용 위성 사업자의 수요도 빠르게 증가하고 있습니다. 업계 관측자들은 아르테미스 II의 달 주위 비행 중 레이저 통신 시연이 NASA의 다년간의 기술 로드맵에 대한 집중적인 테스트일 뿐만 아니라 민간 기업이 글로벌 레이저 통신 인프라 구축에 참여할 수 있는 현실적인 모델을 제공한다고 믿고 있습니다. 저가형 광단말과 광자 검출 기술의 성숙으로 인해 '우주-지구' 고처리량 광통신 네트워크를 중심으로 한 상업적 경쟁과 협력이 향후 몇 년 내에 전 세계적으로 가속화될 것으로 예상됩니다.