衛星が基地から漂流するのを防ぐ必要がある場合、衛星の無線通信が失敗するというのは危機的状況です。そこで、2 人の科学者がバックアップの通信チャネルとして地球に接続されたレーザーを発射することを提案しました。
このアイデアは、パデュー大学のXinchen Guo氏とアリゾナ州立大学のJekan Thangavelautham氏が、3月に開催される2017 IEEE航空宇宙会議に向けて準備した論文の中で発表された。
NASA の LADEE は、地球対宇宙の通信チャネルとしてのレーザーの実現可能性とその帯域幅の両方を実証し、月レーザー通信デモンストレーションを使用して 622 Mbps のリンクを点灯しました。
郭氏とタンガベラウタム氏は、何らかの理由で衛星の無線通信キットが故障した場合の対処法を研究している。Arxivに掲載されたプレプリント論文では、ミッションコントローラーが代替チャネルとしてレーザーを使用できる可能性を示唆している。つまり、衛星の太陽電池パネルを受信機として利用することだ。
受信機として太陽光発電を使用する場合、信号を回復するためのフィルターが必要であり、フェニックスのエアゾナで行われた Guo/Thangavelautham の実験では、紫色レーザーを使用し、信号と背景の太陽光を区別できることを示しました。
これは単なるモデルです：郭氏とタンガベラウタム氏によるベンチトップデモンストレーション
無線通信を失った衛星は、双方向チャネルを確立する必要があります。これはより厄介な問題です。地球に有用な信号を送り返すレーザーは、あまりにも多くの電力を消費するからです。論文では、LADEEは「通信のためにかなりの搭載電力を転用する必要があり、低いデューティサイクルで動作していた」と指摘されています。
研究者らは、衛星に高出力レーザーを搭載する代わりに、地上のレーザーが反射されるかどうかに応じて地球に返す単純なバイナリ信号を作成できる駆動ミラーという単純なリターン チャネルを提案しています。
これにより、反射チャネルの容量はミラーの移動速度（10キロビット/秒）に大きく制限されますが、それでも有用です。例えば、ミッションコントローラーが衛星にコマンドを送信しようとしていて、確認メッセージが必要な場合などです。
この計画では、レーザー出力を地上に送るだけでなく、地上局に衛星よりもはるかに多くの技術的要求が課される。衛星からの弱い信号を検出できるほど感度が高く、「移動する宇宙船とのリンクを予測して維持するために、後方または前方を見る」必要がある。
二人は、キューブサットでさえ、地球に信号を反射できるほど正確に操作できると考えている。「キューブサットの姿勢制御の進歩により、10～20秒角の指向精度を実現できるようになり、これはレーザー通信の要件を満たすには十分すぎる精度です。」®
