Electronique Mag - Le journal de l'électronique.

Le miroir en céramique Fine Cordierite de Kyocera a été adopté dans l’antenne de communication optique (Quantum-Small Optical Link, ci-après : QSOL) développée par Sony Computer Science Laboratories, Inc. (Président et CEO : Hiroaki Kitano, ci-après : Sony CSL). Développé suite à la demande du Ministère des Affaires intérieures et des Communications, le QSOL est un composant d’antenne de communication optique conçu pour le terminal de communication laser sécurisé pour l’orbite terrestre basse, "SeCRETS", destiné à la démonstration de la technologie en orbite.

Conjointement, cette démonstration a été réalisée par l’Institut national des technologies de l’information et de la communication (Président : Hideyuki Tokuda, ciaprès : NICT), l’École d’ingénierie de l’Université de Tokyo (doyen : Yasuhiro Kato), la Next Generation Space System Technology Research Association (Président : Koji Yamaguchi), SKY Perfect JSAT Corporation (Directeur représentant, président et directeur général : Eiichi Yonekura), ainsi que Sony CSL.

Contexte de la sélection des matériaux

La méthode actuelle de communication bidirectionnelle de données, entre les satellites d’observation de la Terre dans l’espace et les stations terrestres, consiste à utiliser la communication optique sans fil avec des ondes radio ou de la lumière visible. Cette communication est essentielle pour l’acquisition de données d’images destinées aux prévisions météorologiques, aux interventions en cas de catastrophe et à la surveillance des infrastructures.

Les progrès des capteurs installés sur les satellites d’observation de la Terre ont permis d’augmenter le volume de données d’observation disponibles. Cependant, il existe un besoin pressant de transmettre rapidement de grandes quantités de données d’observation aux stations terrestres. La communication de données à haut débit et à grande capacité présente un défi pour l’infrastructure spatiale. Pour résoudre ce problème, la mise en oeuvre de la communication optique laser-lumière devrait permettre la transmission et la réception de données à des vitesses plus de 100 fois supérieures à celles de la communication par ondes radio, avec une capacité nettement plus élevée.

En outre, il est nécessaire d’ajuster la lumière à l’angle optimal à l’aide de miroirs optiques, pour transmettre des données de satellites à des stations terrestres spécifiques par communication optique. Si l’on utilise traditionnellement des miroirs en métal ou en verre, il reste nécessaire d’être précis à l’échelle nanométrique pour ajuster la lumière. Il est donc indispensable d’avoir recours à des miroirs dont la précision dimensionnelle est stable à long terme, et en capacité de résister à la dilatation thermique et aux changements de température dans l’environnement spatial hostile.

Dans cette expérience, le miroir en céramique Fine Cordierite de Kyocera a été installé dans QSOL en raison de ses propriétés thermiques et mécaniques uniques, telles qu’une faible dilatation thermique et une stabilité dimensionnelle à long terme.

Avec le succès de cette expérience, nous pensons que nos produits peuvent contribuer à la construction d’une infrastructure spatiale, dans l’objectif d’établir une communication de données à grande vitesse et à grande capacité pour l’avenir des communications optiques par satellite.

Kyocera continuera à exploiter sa technologie de céramique fine pour développer des composants fiables qui contribuent à la recherche et à l’observation dans les domaines de l’astronomie et de l’espace.

Caractéristiques du miroir en céramique Fine Cordierite de Kyocera

Le miroir céramique Fine Cordierite de Kyocera possède les quatre propriétés suivantes, obtenues grâce à notre matériau céramique fine et à notre technologie de cuisson développée depuis plus de 65 ans, pour permettre une communication optique stable, même dans l’espace.

1. Faible dilatation thermique

La dilatation ainsi que les changements dimensionnels dus aux variations de température sont extrêmement faibles. Cela permet de les appliquer aux miroirs optiques qui nécessitent une précision à l’échelle nanométrique.

2. Haute résistance mécanique et grande rigidité

Comparé au verre à faible expansion thermique, le miroir en céramique Fine Cordierite de Kyocera a une résistance mécanique supérieure (de 1,5 à 2 fois), offrant une plus grande rigidité par rapport au verre et permettant une réduction du poids.

3. Stabilité dimensionnelle à long terme

Fine Cordierite présente une excellente stabilité dimensionnelle par rapport au verre à faible expansion thermique. Cela permet de l’utiliser sur de longues périodes sans se soucier des changements dimensionnels.

4. Résistance aux rayonnements

Les tests d’exposition aux rayonnements ont confirmé que le coefficient de dilatation thermique (CTE) de la Fine Cordierite reste inchangé, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications spatiales.

Kyocera exposera son miroir en céramique Fine Cordierite au salon Space Tech Expo, qui se déroulera à Brême, en Allemagne, du 19 au 21 novembre 2024 (stand #T17).

À propos de l’expérience

SeCRETS a été lancé vers l’ISS le 2 août 2023 et installé sur la plateforme d’expérimentation externe du module d’expérimentation japonais "Kibo" (Intermediate Space Environment Experiment Platform [i-SEEP]). Par la suite, le partage de clés secrètes a été effectué au moyen d’une communication optique à horloge de 10 GHz entre l’ISS en orbite basse et une station terrestre optique portable au sol. La communication sécurisée entre l’ISS et la station terrestre a été démontrée avec succès, au moyen d’un cryptage par pavé à usage unique avec la clé.

SeCRETS a été développé dans le cadre du « Projet de recherche et de développement pour les technologies clés des TIC (JPMI00316) » du ministère de l’intérieur et de la communication, et plus particulièrement dans le cadre de la « Recherche et développement de la technologie de cryptographie quantique dans les communications par satellite (JPJ007462) ».

https://global.kyocera.com/