レーザー通信中継デモンストレーション

レーザー通信中継実証実験（LCRD）は、地球と静止軌道間の極めて長距離の宇宙空間におけるレーザー通信をテストするNASAのミッションです。^{[ 1 ]}

STP-3の一部であるSTPSat-6に組み込まれた後、 LCRDは2021年12月7日にアトラスV 551で打ち上げられた。 ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

^{LCRDの軌道上での最初の1年間の実験結果は、オンライン[ 5 ]}およびSPIEの出版物^{[ 6 ]}を通じて共有されています。

LCRDミッションは2011年に開発対象として選定され、2019年に商用衛星に搭載して打ち上げられる予定である。^{[ 7 ]}技術実証ペイロードは赤道上空に配置され、他の軌道衛星や地上局との視線が確保できる最適な位置となる。宇宙レーザー通信技術は、同じ質量と電力で従来の無線周波数システムよりも10～100倍高いデータレートを提供できる可能性がある。あるいは、NASAの多数の研究では、レーザー通信システムは同じデータレートで無線周波数システムよりも質量と電力が少なくて済むことが示されている。^{[ 8 ]}

LCRDミッションは、NASAのゴダード宇宙飛行センター（GSFC）が管理し、南カリフォルニアのNASAジェット推進研究所およびマサチューセッツ工科大学リンカーン研究所と提携して実施されている。^{[ 8 ]}

2018年5月、米国会計検査院（GAO）は、遅延、資金削減、コスト超過があったものの、2019年11月までに打ち上げ準備が整うはずであると述べている^{[ 9 ]。}打ち上げは、米空軍宇宙試験計画ミッションSTP-3のペイロードとして、アトラスV 551ロケットで行われる予定で^{ある[ 10 ]。65}

2020年4月までに、さらなる遅延とコスト超過を経て、2021年1月に米国空軍宇宙試験計画衛星（STPSat 6、STP-3打ち上げの一部）のペイロードとして打ち上げられる予定だった。^{[ 11 ]} STPSat-6は静止軌道よりわずかに高い軌道に投入される予定である。^{[ 12 ]}

^{LCRDの軌道上での最初の1年間の実験結果は、オンライン[ 5 ]}およびSPIEの出版物^{[ 6 ]}を通じて 共有されています。

このコンセプトは、2013年に月大気塵環境探査機（LADEE）に搭載された宇宙空間で初めてテストされました。LADEEの月レーザー通信実証（LLCD）パルスレーザーシステムは、2013年10月18日に、宇宙船と地球上の地上局との間で385,000 km（239,000マイル）の距離でデータを送信するテストを成功裏に実施しました。このテストでは、宇宙船から地上へのダウンリンク速度が毎秒622メガビット、地上局から宇宙船への「エラーのないデータアップロード速度20 Mbps」という記録が樹立されました。^{[ 13 ] [ 14 ]}  

レーザー通信中継実証プロジェクトの目標は、静止軌道と地球間の双方向光通信中継サービスの有用性を実証することです。このプロジェクトは、高度な通信、航法、および航空電子機器の探査という主要な重点分野を支援します。この取り組みにより、運用環境で光通信技術が実証され、今日の無線周波数ベースの通信システムよりも最大100倍高速なデータレートが提供されます。実証では、さまざまな条件下でのシステム性能を測定および特性評価し、運用手順を開発し、将来のミッションへの適用性を評価し、光中継通信の標準のテストと実証のための軌道上機能を提供します。この機能が成功裏に実証されれば、帯域幅に対する需要の高まりを考慮すると、NASAのミッション、他の連邦機関、および米国の衛星メーカーと運用者に迅速に導入される可能性があります。^{[ 15 ]}

レーザー通信中継実証機は、米国空軍宇宙試験計画（STPSat-6）の搭載ペイロードとして飛行する予定です。飛行実証が成功すれば、NASAは通信業界に統合システムへのアクセスを提供し、商用アプリケーション向けのこれらの新機能をテストできるようにします。^{[ 15 ]}

LCRDは、光通信技術を近地球運用システムへの導入に向けて進め、同時に産業界の能力を向上させるため、最低2年間の飛行実証を実施する。目標には以下が含まれる：^{[ 15 ]}

• 静止軌道と地球間の双方向光通信の実証。
• さまざまな条件下でのシステム性能の測定と特性評価。
• 運用手順の開発と将来の任務への適用可能性の評価、
• 光中継通信規格の試験および実証のための軌道上能力を提供する。

LCRDは、カリフォルニア州テーブルマウンテンとハワイ州ハレアカラにある2つの地上局、光学地上局（OGS）-1と-2を使用する予定です。^{[ 18 ]}

• レーザー宇宙通信
• 欧州データ中継システム（EDRS）、光リンク、2016年より
• 2013年、LADEEに搭載された月面レーザー通信実証（LLCD）装置。
• 火星通信探査機は中止されたが、レーザーのデモも含まれる予定だった。
• OPALS、レーザー通信試験、2014年からISSから試験実施
• 深宇宙光通信、2022年にプシュケ探査機で実証実験を実施予定

• レーザー通信中継システムの概要（SpaceOps 2012カンファレンス、LCRD共同研究責任者による発表）