레이저와 무선 전파를 함께 사용하는 하이브리드 우주 안테나

(The Goldstone experimental radio/laser hybrid antenna. Credit: NASA/JPL-Caltech)

(The laser collecting arrray. Credit: NASA/JPL-Caltech)

(Artist's concept of a purpose-built radio/laser antenna. Credit: NASA/JPL-Caltech)

나사는 우주 먼 곳에서 활약하는 여러 대의 우주선과 탐사선, 로버와의 통신을 위해 거대한 안테나 네트워크인 딥 스페이스 네트워크 (DSN)을 구축했습니다. 문제는 전파를 이용해 먼 거리에서 통신을 주고 받다 보니 속도가 매우 느리다는 것입니다.

최적의 조건에서 DSN은 10Mbit/s의 데이터 전송 속도를 지니고 있으나 뉴허라이즌스호처럼 명왕성 거리에서 데이터를 전송하는 경우 속도가 1Kbit/s로 감소합니다.

따라서 나사는 기존의 전파보다 더 빠른 데이터 전송을 위해 레이저를 이용한 통신 시스템인 Deep Space Optical Communications (DSOC)를 개발하고 이를 프시케 탐사선에서 테스트했습니다.

이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/223273384847

DSOC는 지구에서 1600만km 떨어진 지점에서 성공적으로 데이터를 전송했습니다. 하지만 이를 위해 칼텍의 팔로마 천문대에 있는 헤일 망원경 (Hale Telescope)과 나사의 광학 통신 망원경 연구소 (Optical Communications Telescope Laboratory)가 도움이 필요했습니다.

나사는 기존의 DSN을 보조할 수 있는 전용 레이저/무선 하이브리드 통신 시스템을 Deep Space Station 13에 만들었습니다. 34m 지름의 안테나는 무선 전파 신호를 받고 7개의 세그먼트로 된 지름 1m의 광학 망원경은 초전도 냉각 나노와이어 단광자 검출기 (cryogenically-cooled semiconducting nanowire single photon detector)를 이용해 희미한 레이저 신호를 먼 거리에서 포착할 수 있습니다.

나사는 새로운 하이브리드 안테나가 3200만km 거리에서 15.63Mbit/s의 속도로 데이터를 다운링크할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 그리고 화성 지구간 최대 거리인 3억 7400만km 거리에서도 신호를 받을 수 있기를 기대하고 있습니다.

궁극적으로 나사는 8m 지름의 광학 리시버를 구현하고 (사진 참조) 먼 거리에서도 우주 광통신 시대를 열려고 하고 있습니다. 고속 우주 광통신 시대가 언제 열릴 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/space/nasa-hybrid-antenna-laser-radio-space-communications/

https://www.nasa.gov/technology/space-comms/deep-space-network/nasas-new-experimental-antenna-tracks-deep-space-laser/

이 블로그의 인기 게시물

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다. 하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다. 연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

자세한 내용 보기

렘 수면이 식이 패턴에 영향을 준다?

( Using a techniqu e called optogenetics, the activity of cells in the brain can be specifically suppressed with light pulses. Credit: Pascal Gugler / Insel Gruppe ) 수면 중 빠른 안구 운동이 발생하는 렘 (REM) 수면은 아직도 그 기능이 완전히 밝혀지지 않았지만, 수면에서 매우 중요한 부분이라는 사실은 확실합니다. 렘 수면은 꿈과 관련이 깊으며 전체 수면 시간이 부족하지 않더라도 렘 수면 시간이 짧으면 다음날 집중력이 떨어지고 많이 피곤하게 됩니다. 아마도 렘 수면 시간 동안 여러 가지 기능과 작업이 이뤄짐을 시사하는 결과입니다. 베른 대학교 ( University of Bern )의 과학자들은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해서 렘 수면이 식이 패턴에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구팀은 렘 수면이 외측 시상하부 ( lateral hypothalamus)에 영향을 주어 식욕을 조절할 수 있다는 증거를 발견했습니다. 외측 시상하부는 모든 포유류에서 볼 수 있는 시상하부의 작은 핵으로 식욕을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 과거 과학자들은 렘 수면 동안 외측 시상하부가 활성화되는 것을 확인했지만, 렘 수면이 실제 식욕을 조절하는지에 대해서는 알지 못했습니다. 렘 수면 동안 외측 시상하부만 차단할 방법이 없었기 때문입니다. 연구팀은 빛으로 살아있는 세포를 조절하는 기술인 광유전학 (optogenetic) 방식으로 렘 수면 중인 쥐의 외측 시상하부 활동을 차단했습니다. 그 결과 쥐의 식욕이 저하되는 것을 확인할 수 있었습니다. 불과 하루 간 차단만으로도 4일 정도 효과가 지속될 정도로 식욕에 대한 영향이 컸습니다. 이는 렘 수면이 식욕을 적절하게 유지하는 데 도움을 준다는 점을 시사합니다. 사실 최근에 다이어트에 대한 수요가 폭발해서 ...

자세한 내용 보기

벽돌 속에 전기를 저장하는 코팅

( Red brick device developed by chemists at Washington University in St. Louis lights up a green light-emitting diode. The photo shows the core-shell architecture of a nanofibrillar PEDOT-coated brick electrode. Credit: D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis ) 신재생 에너지 확대와 에너지를 24시간 차질 없이 공급해야 하는 기업과 기관 (예를 들어 병원, 금용기관, 중요 산업 시스템 및 기타 갑자기 시스템을 중지할 수 없는 분야)이 증가함에 따라 에너지 저장 장치 (ESS)의 수요 역시 가파르게 증가하고 있습니다. 특히 풍력과 태양광처럼 에너지 생산량 변동이 심한 에너지원이 보급되면서 값싸고 안전하게 대량의 에너지를 저장할 수 있는 방법의 요구가 커지고 있습니다. 워싱턴 대학 줄리오 다르시 ( Julio D'Arcy ) 교수가 이끄는 연구팀은 평범한 벽돌에 전기를 저장할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 연구팀의 접근법은 전기가 통하는 폴리머 소재인 PEDOT를 코팅해 벽돌 자체를 슈퍼 커패시터 (콘덴서)로 만드는 것입니다. 화학 배터리 대신 슈퍼 커패시터에 전기를 저장하는 연구는 일찍부터 있어왔지만, 흔한 벽돌 소재의 슈퍼 커패시터는 참신한 시도라고 할 수 있습니다. 벽돌에 에너지를 저장하려는 시도 역시 이전에도 있었지만, 대개 열을 저장하는 방식이었고 전기 자체를 저장하는 방식은 새로운 시도입니다. 이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/221592595133 연구팀에 따르면 일반적인 크기의 벽돌에 PEDOT 소재를 코팅할 경우 최대 10분 정도 LED 전...

자세한 내용 보기

고든의 블로그 구글 분점

이 블로그 검색