올해 초, 유럽 우주국은 고출력 광섬유 레이저 시스템을 사용하여 유럽 최초의 심우주 광통신 링크를 구축하면서 큰 진전을 이루었습니다. 최초로 심우주와의 통신에 무선 링크가 사용되지 않았습니다. 그들은 지구와 나사의 프시케 우주선 간의 통신에 레이저 광선을 사용했습니다. 심우주 통신 분야의 이 획기적인 발전은 유럽우주국, 미국 항공우주국, 제트추진연구소, 그리고 포토닉스를 포함한 유럽 기업 컨소시엄의 협력의 결과입니다. 이 프로젝트를 위해 개발된 기술은 영국 우주국의 일반지원기술 프로그램을 통해 제공된 유럽우주국의 자금 지원을 받았습니다. 이전에는 멀리 떨어진 우주선과의 통신이 무선 링크를 통해 이루어졌습니다. 레이저는 새롭고 더욱 효율적인 통신 방식을 제공합니다. 지상 레이저 송신 시스템은 좁은 선폭의 변조된 신호를 방출하여 멀리 떨어진 우주선이 지상국을 정확하게 찾고 이를 추적하여 우주선에서 근처에 있는 별도의 지상국으로 고속 데이터 전송을 위한 광 링크를 구축할 수 있도록 합니다. 고출력 광섬유 레이저를 사용하는 이 새로운 종류의 레이저 통신 시스템을 통해 이제 진공 상태에서도 놀라운 효율과 선명도로 데이터를 전송할 수 있습니다. 이 레이저 링크는 무선 솔루션보다 더욱 집중되어 수백만 킬로미터에 걸쳐 고속으로 데이터를 효율적으로 전송합니다. 대형 안테나가 필요 없고 무선 전송에 적용되는 라이선스 제한도 없습니다. 먼 우주와의 성공적인 통신을 보장하기 위해서는 세 가지 주요 과제를 해결해야 했습니다. 첫 번째 과제는 극한 거리에서도 감지할 수 있는 충분한 출력을 가진 레이저를 개발하는 것이었습니다. 이 레이저는 프시케 우주선에 탑재된 송수신기가 감지할 수 있는 강력한 수킬로와트급 빔을 생성합니다. 다음으로 수백만 킬로미터 떨어진 우주선을 정확하게 조준할 수 있는 정밀도를 갖춘 포인팅 시스템을 개발했습니다. 이 프로젝트를 위해 정밀성으로 유명한 스위스에 협력했습니다. 마지막으로, 우주선에서 전송되는 극히 미약한 신호를 감지하고 데이터를 디코딩할 수 있을 만큼 민감한 수신 시스템이 필요했습니다. 또 다른 컨소시엄이 최첨단 검출기를 사용하여 이 시스템의 이 부분을 구축했습니다. 초전도 나노와이어 단일 광자 검출기라고 불리는 이 검출기는 단일 광자를 계산하기 위해 켈빈 1도까지 냉각되어야 했습니다. 모든 통신 링크가 준비되자, 이제 시험 장소에 시스템을 설치할 차례였습니다. 시험 장소로 그리스가 선택되었고, 송신기는 펠로폰네소스 지역 내 크리오네리 천문대에, 수신기는 헬모스 천문대 에 설치되었습니다. 단일 주파수 파이버 레이저 플랫폼은 시스템의 핵심으로, 시드 레이저, 프리앰프, 변조기, 그리고 맞춤형 타이밍 모듈이 포함된 서브랙을 중심으로 구축됩니다. 신호는 핵심 기술을 기반으로 하는 고출력 증폭기에 의해 분할 및 증폭되며, 각 증폭기는 마이크로초 미만의 스위칭 시간으로 최대 출력을 제공합니다. 이 시스템의 정밀 포인팅 기술은 별 카메라와 미세 조향 거울을 사용하여 밤하늘의 킬로와트 빔을 놀라운 초각 정확도로 정확하게 포착합니다. 표적을 명중시키는 것과 같습니다. 블라인드 포인팅으로 알려진 이 방법은 우주선의 계산된 위치만을 이용하기 때문에 특히 어렵습니다. 빛이 이 광대한 거리를 이동하고 돌아오는 원격 측정 데이터를 수신하는 데 약 30분이 걸리기 때문에 우주선의 실시간 피드백은 불가능했습니다. 우주선과의 이러한 광학적 연결은 달, 화성 및 그 너머로의 유인 및 무인 임무를 포함한 심우주 통신의 미래를 엿볼 수 있게 해주며, 유럽의 광학 기술을 발전시키기 위해 기관과 산업 간의 협력이 얼마나 중요한지를 보여줍니다. 테스트할 수 있는 시간은 제한적이었습니다. 프시케 우주선은 금속 소행성을 탐사하기 위한 긴 여정을 진행 중이며, 장비가 준비되지 않았다고 해서 속도를 늦출 수는 없습니다. 현장에 도착했기 때문에 설치 및 테스트 일정이 매우 촉박했습니다. 하지만 놀라운 팀워크 덕분에 첫 번째 시도에서 광 링크가 성공적으로 작동했습니다. 이후 몇 주 동안 세 번의 추가 실험이 진행되었는데, 각 실험은 이전 실험보다 더 높은 데이터 전송 속도, 더 긴 거리, 그리고 더 많은 데이터 다운링크 및 디코딩으로 더욱 성공적이었습니다. 지구와 태양의 두 배 이상 떨어진 곳에서 우주선과의 최종 연결에서는 데이터 전송 속도로 지속적인 연결이 이루어졌으며, 이를 통해 "태터스"라는 고양이가 레이저 포인터를 쫓는 고화질 영상을 우주선에서 수신할 수 있었습니다. 이 영상은 소셜 미디어를 통해 널리 공유되었습니다. 중요한 것은 단순히 가장 크고 빠른 통신 채널을 구축하는 것이 아닙니다. 레이저와 포토닉스의 한계를 뛰어넘는 것입니다. 기술 중심 기업이라는 자부심을 가지고 있으며, 이번 성과는 저희에게 있어 획기적인 이정표입니다. 레이저 링크는 그 효과를 입증하며, 심우주에서 한때 가능하다고 생각했던 데이터 전송 속도를 훨씬 뛰어넘고 있습니다. 그 결과, 레이저 링크가 장착된 우주선은 더 작고 가벼워질 수 있습니다. 절감된 무게는 과학 장비, 탐사 도구, 또는 더 멀리 도달하기 위한 연료에 사용될 수 있습니다. 우주 통신을 위한 더 많은 레이저, 달이나 심지어 화성과 통신하는 것? 아니면 레이저를 사용하여 위성과 우주 쓰레기의 위치를 파악하고 추적하고, 어쩌면 조종까지 할 수 있을까요. 미래가 어떻게 전개되든 이 기술이 어떻게 발전해 나갈지 기대하며, 그 한계를 뛰어넘는 데 기여할 수 있어 자랑스럽게 생각합니다.
