TX058 Vital step toward Space traffic control
デブリ（宇宙空間のごみ）削減への道を照らす新レーザーステーション
New laser station lights the way to debris reduction
by Staff Writers
Paris (ESA) Feb 16, 2022
ESA’s Izana-1 laser ranging station in Tenerife, Spain, has recently undergone months of testing and commissioning, passing its final tests with flying colours. As it reached ‘station acceptance’, it was handed over to ESA from the German company contracted to build it, DiGOS. The station is a technology testbed and a vital first step in making debris mitigation widely accessible to all space actors with a say in the future of our space environment.
スペインのテネリフェ島にあるESAのレーザー測距局Izana-1は、このほど数ヶ月にわたる試験と試運転を終え、見事に最終試験をクリアしました。そして、「ステーション・アクセプタンス」に到達したため、建設を請け負ったドイツのDiGOS社からESAに引き渡されました。このステーションは、技術的なテストベッドであり、宇宙環境の将来について発言権を持つすべての宇宙関係者が、デブリ軽減を広く利用できるようにするための重要な第一歩となるものです。
Imagine lasers pointing from Earth into the skies, seeking out satellites and bits of space trash and measuring their positions and trajectories to prevent catastrophic collisions. You don’t have to try too hard – this is very nearly the day-to-day reality at ESA’s new Izana 1 (IZN-1) laser ranging station in Tenerife, Spain.
地球から空に向けてレーザーを照射し、人工衛星や宇宙のゴミを探し出し、その位置と軌道を測定して壊滅的な衝突を防ぐことを想像してください。スペインのテネリフェ島にあるESAの新しいレーザー測距ステーション（レーザレンジングステーション）「IZana1（IZN-1）」では、まさにこのようなことが日常的に行われているのです。
ESA’s laser ranging station in Tenerife shines a light on debris problem.
IZN-1, developed and now operated by ESA, is a testbed for future technologies and was installed in mid-2021 at the Teide Observatory. The station, telescope and laser have undergone months of testing and commissioning and since July last year have aimed the green beam of concentrated light to the sky to actively detect, track and observe active satellites.
ESAが開発し、現在運用しているIZN-1は、将来技術のテストベッドとして、2021年半ばにテイデ天文台に設置されたものです。観測局、望遠鏡、レーザーは数カ月にわたる試験と試運転を経て、昨年7月からは緑色の集光ビームを空に向け、活動中の人工衛星の検出、追跡、観測を積極的に行っています。
At present, the laser operates at 150mW but it will soon be upgraded so it can also track debris objects with a much more powerful infrared laser with an average power of 50 Watts.
“Currently, only satellites fitted with retroreflectors can be tracked from ESA’s Izana station, making up just a proportion of the total population,” explains Clemens Heese, Head of Optical Technologies.
“The station will be upgraded in the next couple of years, enabling it to perform the same vital ranging services with uncooperative targets – vitally, debris objects and older satellites without retroreflecting patches.”
現在、レーザーは150mWで動作していますが、近々、平均出力50ワットのより強力な赤外線レーザーでデブリ物体を追跡できるようにアップグレードする予定です。
「現在、ESAのイザナ局から追跡できるのは、再帰反射器を装着した衛星だけで、全体のごく一部を構成しています」と光学技術責任者のクレメンス・ヒーゼ氏は説明しています。
「このステーションは今後数年でアップグレードされ、非協力的なターゲット（特にデブリ物や再帰反射パッチのない古い衛星）に対しても、同じように重要な測距サービスを行えるようになる予定です。
The first of many in Europe
While dozens of laser tracking stations are dotted around Europe, the Izana station’s dual functionality makes it a first. Built by German company DiGOS, the remotely controlled Izana station can also be used for optical communications and is intended to become a state-of-the-art, fully autonomous robotic system. It is hoped to be the first of many across the globe.
ヨーロッパで初めての試み
ヨーロッパには何十台ものレーザートラッキングステーションが点在しているが、このイザナステーションは2つの機能を持つ初めてのものです。ドイツのDiGOS社が開発した「イザナステーション」は、遠隔操作で光通信も可能であり、最先端の完全自律型ロボットシステムを目指しています。世界初の試みとなることが期待されています。
The technology, relatively new in the history of ground-based observations of space debris, will mean the station can track previously invisible defunct objects lurking above the blue daytime skies.
As ESA’s newest addition to the Space Safety family, Izana-1 provides support for vital collision avoidance and provides a testbed for new sustainable technologies like laser momentum transfer or coordination of space traffic.
Such satellite and debris tracking capability in Europe could contribute to building and accessing a European catalogue of space objects.
この技術は、地上でのスペースデブリの観測の歴史の中では比較的新しいもので、これまで見えなかった昼間の青空の上に潜むデファクトを追跡することができるようになることを意味します。
ESAのスペース・セーフティ・ファミリーに新たに加わった「Izana-1」は、重要な衝突回避をサポートし、レーザーによる運動量伝達や宇宙交通の調整といった新しい持続可能な技術のためのテストベッドを提供するものです。
ヨーロッパにおけるこのような衛星やデブリの追跡能力は、ヨーロッパの宇宙物体のカタログの構築やアクセスに貢献することができます。
Lasers in space. Is that … safe?
But hold on, there are birds, planes, astronauts above us! Doesn’t aiming lasers into the sky come with an unacceptable risk? Fortunately, lasers used for satellite and debris tracking would be a disappointment to any self-respecting Bond villain.
Ultimately, the IZN-1 station will use a power of under 100 Watts, giving the Izana laser about 1/20th of the energy of an electric kettle.
宇宙でレーザー。それって……安全なの？
でも待てよ、上空には鳥や飛行機や宇宙飛行士がいるんだぞ！？上空にレーザーを照射することは、許容できないほどのリスクを伴うのではないだろうか？幸いなことに、衛星やデブリのトラッキングに使われるレーザーは、自尊心のあるジェームス・ボンドの悪役にとっては残念なものだろう。
最終的にIZN-1ステーションが使用する電力は100ワット未満で、イザナレーザーは電気ポットの20分の1程度のエネルギーとなります。
These pinpoint light sources shine short pulses of light at their target, determining the distance, velocity and orbit of each one with millimetre precision, calculated from the time it takes to complete the return journey.
Although such lasers don’t come anywhere close to cutting through, or even nudging (yet) the objects they target, they can damage sensitive optical instruments on satellites and the paths of aircraft must be considered.
このピンポイント光源は、ターゲットに短いパルス光を照射し、その往復にかかる時間から計算して、距離、速度、軌道をミリ単位の精度で割り出しています。
しかし、人工衛星の光学機器にダメージを与える可能性があり、航空機の航路にも配慮しなければなりません。
“If lasers strike planes they can be very dangerous, as pilots can become distracted and in worst-case scenarios, lose control,” explains Andrea di Mira, ESA Optoelectronics Engineer.
“We are very, very careful that this does not happen, with a set of sensors scanning the sky for aircraft to ensure our lasers do not get remotely close to them”.
These lasers also have the potential to disrupt telescopes studying the night’s sky. To prevent this, the Laser Traffic Control System (LTCS) was introduced by the Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) – much like IZN-1 helps to prevent collisions between objects in orbit, the LTCS software prevents ‘collisions’ between laser light and areas of observation. Additionally, switching to an infrared laser frequency can minimize conflicts with astronomers.
「レーザーが飛行機に当たると、パイロットの注意が散漫になり、最悪の場合、操縦不能に陥る可能性があるからです」と、ESAオプトエレクトロニクスエンジニアのアンドレア・ディ・ミラは説明します。
「私たちは、このようなことが起きないように、レーザーが航空機に近づかないように上空をスキャンするセンサーを設置し、細心の注意を払っています」。
また、これらのレーザーは、夜空を研究している望遠鏡を妨害する可能性もあります。IZN-1が軌道上の天体同士の衝突を防ぐように、LTCSはレーザー光と観測領域との「衝突」を防ぐソフトウェアです。さらに、レーザーの周波数を赤外線に切り替えることで、天文学者との衝突を最小限に抑えることができます。
A vital step towards space traffic control
As the era of New Space is now fully underway, large constellations are being launched to the skies consisting of thousands, sometimes tens of thousands of satellites.
Current, costly methods of collision avoidance will be futile as numbers increase and as such the international space community will need to establish a method of space traffic control.
For this, precise and rapid determination of the location, velocity and orbit of space objects will be vital, and ESA’s IZN-1 station will provide a much-needed testbed for this technology, far more accurate than current radar methods, to be developed.
宇宙交通管制への重要な一歩
新宇宙時代の本格的な到来とともに、数千、時には数万個の人工衛星からなる大規模なコンステレーションが上空に打ち上げられるようになっています。
そのため、国際宇宙コミュニティは、宇宙交通管制の方法を確立する必要があります。
そのためには、宇宙物体の位置、速度、軌道を正確かつ迅速に把握することが不可欠であり、ESAのIZN-1ステーションは、現在のレーダー方式よりもはるかに正確なこの技術を開発するための待望のテストベッドとなります。
Laser focus on the future
In the near future, ESA’s IZN-1 station will be a fully autonomous, highly productive satellite and debris tracking station. It will also be used to test the concept of ‘networked space debris laser ranging’ to build a satellite catalogue.
When it comes to optical communication, it will also be upgraded to receive signals with a very high data rate of 10 gigabits and beyond (adhering to international standards) from satellites in low-Earth orbit 400 km away.
未来へのレーザーフォーカス
近い将来、ESAのIZN-1ステーションは、完全自律型の生産性の高い衛星・デブリ追跡ステーションになる予定です。また、衛星カタログを構築するための「ネットワーク型スペースデブリ・レーザー測距」のコンセプトのテストにも使用される予定です。
光通信に関しては、400km離れた地球低軌道上の衛星から10ギガビット以上の超高速データレート（国際標準に準拠した）の信号を受信できるようにアップグレードすることも予定しています。
Izana will then become part of a planned European Optical Nucleus Network, the first operational optical communication ground station service of its kind that will be made available to the wider commercial space community.
On top of all this, the station provides an opportunity to test and develop technologies underpinning ‘laser momentum transfer’, in which lasers would not merely shine a light on debris objects but very gently nudge them into new orbits, out of the way of potential collisions and out of the busiest orbital highways.
As IZN-1 is welcomed into to ESA’s Space Safety family, so is a bright future of sustainable technologies, vital for a responsible future in orbit and beyond.
Izanaはその後、計画中のOptical Nucleus Network（欧州光核ネットワーク）の一部となり、この種のものとしては初の運用可能な光通信地上局サービスとして、より広い民間宇宙コミュニティに提供される予定です。
レーザーは単にデブリを照らすだけでなく、衝突の可能性のある軌道や最も交通量の多い軌道から外れて、新しい軌道に誘導することができるのです。
IZN-1は、ESAの宇宙安全ファミリーに歓迎されたように、将来を約束するSustainable Technologies （持続可能な技術）も、大いにかんげいされています。
AFRL、共同Space Domain Awareness（SDA⁻宇宙領域認識）イベントを開催
AFRL holds collaborative space domain awareness event
by Jeanne Dailey for AFRL News
Kirtland AFB NM (SPX) Feb 18, 2022
The Air Force Research Laboratory Space Vehicles and Directed Energy Directorates hosted the 9th Annual Space Domain Awareness Leadership Workshop at Kirtland AFB, January 25 – 27. More than 100 senior leaders from across the Department of Defense and government laboratories participated in the combined in person and virtual event.
空軍研究所の宇宙車両および誘導エネルギー部門は、1月25日から27日にかけてカートランド空軍基地で第9回宇宙ドメイン認識リーダーシップワークショップを開催しました。このワークショップには、国防総省と政府研究所から100名以上のシニアリーダーが参加し、対面式とバーチャル式の両方で行われました。
Those organizations participating included the Space Systems Command, along with several other U.S. Space Force agencies, the National Reconnaissance Office, a number of AFRL technical directorates, Sandia National Laboratories, MITRE Corporation, the Defense Advanced Research Projects Agency, National Geospatial-Intelligence Agency, the Massachusetts Institute of Technology/Lawrence Livermore and several other mission partners.
参加した組織は、宇宙システム司令部、他の宇宙軍機関、国家偵察局、AFRLの多くの技術部門、サンディア国立研究所、MITRE 社、国防高等研究計画局、マサチューセッツ工科大学・ローレンス・リバモア、その他のミッションパートナーです。
“The SDA Leadership Workshop has been a mainstay for the SDA community for many years now,” said Dr. Scott Erwin, the Space Vehicles Directorate’s acting chief scientist and lead for the event. “It’s one of the premier opportunities for the entire community – operators, acquisition, and R and D – to get together in one room to discuss the challenges and potential solutions to this foundational element of space power.”
「SDAリーダーシップワークショップは、SDAコミュニティにとって何年も前から主要なイベントです」と、宇宙輸送機部門の主任科学者代理でこのイベントのリーダーであるスコット・アーウィン博士は述べています。「SDAリーダーシップワークショップは、SDAコミュニティにとって、もう何年も続く主要なイベントです。
Erwin elaborated that Space Domain Awareness is a fundamental element that underpins everything that the U.S. does in space.
“It is not just knowing where things in space are, but what they are, and what is happening in the terrestrial, air, and cyber domains that have implications for the space domain,” he said. “Now, we also talk about predictive capabilities that can help us understand how these things will potentially evolve into the future, allowing us to be proactive instead of reactive to change.”
Erwin氏は、Space Domain Awarenessは、米国が宇宙で行うすべてのことを支える基本的な要素であると詳しく説明しています。
「また、地上、航空、サイバーの領域で何が起きていて、それが宇宙の領域にも影響を及ぼしているのかを知ることです。「今、私たちは、これらのことが将来どのように発展していくかを理解するのに役立つ予 測能力についても話しています。
The Space Vehicles Directorate’s Space Control Technologies Branch focuses on integrating space domain awareness, satellite cyber resilience, and rapid operational decision-making capabilities. Personnel from the branch contributed greatly to the workshop’s success advised Brian Engberg, the branch leader.
宇宙輸送機（Space Vehicles）総局の宇宙制御技術部門（Space Control Technologies Branch）は、Space Domain Awareness （宇宙領域認識）、Satellite Cyber Resilience (衛星サイバーレジリエンス)、 Rapid Operational Decision-making Capabilities、（迅速な作戦決定能力）に重点を置いています。このワークショップの成功に大きく貢献したのが、同部門のリーダーである、Brian Engberg氏です。
“This year’s conference provided the forum to emphasize that SDA capabilities are crucial in keeping the entire space domain safe and sustainable for peaceful uses,” said Engberg. “The space domain is openly observable, and we expect that U.S. activities will be monitored. We as a nation must smartly invest in technologies that ensure we will not be at an information disadvantage.”
「今年の会議は、宇宙空間全体を平和利用のために安全かつ持続的に維持するためには、SDAの能力が不可欠であることを強調する場となった」とEngbergは述べている。「宇宙空間は公然と観測可能であり、米国の活動も監視されることが予想される。我々は国家として、情報面で不利にならないような技術に賢く投資していかなければならない。”
Engberg believes that it is critical to ensure (1) the U.S. has the knowledge and tools to avoid Pearl Harbor-type crisis situations; (2) that the nation maintains resilient space-based capabilities to support terrestrial warfighting; and (3) if forced, win a fight that extends into the space domain.
Engberg氏は、（1）米国が真珠湾攻撃型の危機的状況を回避するための知識と手段を確保すること、（2）地上での戦闘を支援するための弾力的な宇宙ベースの能力を維持すること、（3）頑張って宇宙領域に及ぶ戦闘に勝利することが重要であると考えている。
“I was pleased to see that there was a robust discussion of extending SDA capabilities beyond the geostationary orbit (GEO), often referred to as cislunar or XGEO,” Engberg said. “This is a key area of technology investment and AFRL will continue to work with senior leaders and stakeholders to develop SDA capabilities in the XGEO domain as rapidly as possible.”
Engberg氏は、「静止軌道（GEO）を超えてSDA能力を拡張すること（しばしばcislunarまたはXGEOと呼ばれる）についてしっかり議論されたことをうれしく思います」と述べています。また、「これは技術投資の重要な分野であり、AFRLはXGEO領域でのSDA能力をできるだけ早く開発するために、上級指導者や利害関係者と協力していく」とも述べています。
The workshop is an important collaborative event for DOD decision makers, space operators, and research professionals.
このワークショップは、DODの意思決定者、宇宙事業者、研究専門家にとって重要な共同イベントです。
“Coordinating SDA activities across the department and focusing on the near-term needs in the domain, as well as opportunities on the horizon, provides a holistic plan for space domain information dominance,” said Benjamin Seibert, the Space Vehicles Directorate’s Mission Lead for Space Control.
“One of the key outputs from this workshop was identifying the areas where AFRL’s persistent excellence in space domain awareness research and development, can solve current operational needs,” Seibert continued. “AFRL strives to support the SDA community with timely capability development and identification of novel technologies with the potential to revolutionize SDA operations.”
Seibert’s deputy mission lead and one of the conference organizers, Philip Blong, further elaborated on the meeting’s importance.
“Another positive outcome of this gathering was the integration of SDA programs and mission partners on a synchronized battle rhythm,” Blong said. “In addition, hosting the workshop at the senior leader level ensures those with the capacity to allocate strategic-level resources and make mission-level decisions are informed on the SDA community-wide program activities.”
The Directed Energy Directorate’s lead for Directed Energy and Electro Optics for Space Superiority, Dr. David Barnaby, has been ana member of the workshop’s organizing committee for the past six years.
“A primary reason AFRL hosts the SDA workshop is because at some point all of the participating organizations from across the space spectrum talk to AFRL, but they don’t always talk to each other,” said Barnaby. “Since the first workshop in 2013, AFRL has strived to facilitate cross organization sharing from each agency’s expertise, and to not just make the gathering about the new technology emerging from AFRL.
Best regards,
Shoichi Sugiyama, Ph.D.
