日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）预定于2021年度内开始运行利用光线在人造卫星之间通信的系统。光通信的数据传输速度将达到传统电波通信的7倍以上，接近目前的高速通信标准“5G”。如果能在太空中普及大容量的光通信，还有望用于互联网连接以及与绕月轨道基地通信等新用途。
利用光线在太空中通信的示意图（摄影：JAXA）
在日常生活中通过智能手机和个人电脑利用网络时，一般是将携带信息的数字信号转换为光，通过光纤电缆将信息发送给接收方。光是地面通信基础设施的主角。
而太空中的通信以及太空与地面之间的通信大多使用电波。电波不容易受天气影响，容易延长传输距离，因此能相对比较简单地收发数据。
JAXA预定运行的通信系统“LUCAS”将把从地面看静止不动的地球同步卫星与两颗绕地球周围旋转来拍摄各种情况的地球观测卫星连接起来。地球同步卫星上主要安装光接收装置，地球观测卫星上安装光发送装置，以此来交换信息。
人造卫星上安装的光收发装置。即使发出强力的激光也能散热（摄影：JAXA）
利用光通信系统的话，卫星之间的通信速度将达到每秒1.8Gbit（G为10亿），有望逼近智能手机等已开始利用的5G目前的通信速度（每秒2～4Gbit）。届时地球观测卫星拍摄的森林和农田等的图像可以通过地球同步卫星中转传回地球。
地球同步卫星已于2020年11月通过日本国产火箭“H2A”43号机发射到太空中。JAXA与信息通信研究机构（NICT）共同确认，可以在模拟地球观测卫星的地面装置与地球同步卫星之间正常收发光信号。预定2021年度内发射地球观测卫星“大地3号”，用几个月的时间确认动作后将开始运行LUCAS。
之所以用地球同步卫星进行中转，是因为地球观测卫星在绕地球旋转一周的90分钟里只有约10分钟的时间能向地面传输数据。采用中转方式的话，可以传输数据的时间段将达到约4倍，能实时发送数据的时间延长。
大地3号的特点是精度高，即使离地面600公里以上，也能以80厘米的间隔拍摄地面情况。不过，高分辨率图像的数据量比较大。如果采用传输速度达到电波7倍以上的光，则能在相同的时间内传输7倍以上的数据。即使以高分辨率拍摄自然环境和发生灾害时的灾区图像，也能顺利进行通信，可用于救援活动以及农业和渔业。
信号收发装置的性能提高使太空中的光通信成为可能。地球海底光缆采用的通过在途中设置中继器来放大光信号的方式很难在太空中实现。
因为需要发送输出功率达到地面10倍以上的光，但无法利用水等冷却光产生的热量。NEC公司开发出了即使发出强力的激光也能散热的装置，由此使太空中的光通信成为可能。
光通信还有其他优点。采用电波时，如果无序通信会产生干扰，导致无法通信。另外，电波通信还需要取得许可，并与其他国家和组织之间就频率进行调整。
而光之间不容易产生干扰。虽然存在光强度等安全标准，但据NICT宇宙通信研究室室长丰嶋守生介绍：“无需取得许可，也不用在国际间调整频率”。
海外方面，欧洲航天局（ESA）已经实现卫星间光通信。美国宇航局（NASA）也计划2021年度内启动卫星间的光通信。
在美国主导的载人月球探测计划“阿尔忒弥斯计划”中，NASA提出了在绕月轨道建设空间站“Gateway”的构想。预计空间站与各种卫星之间也将利用光通信。
日本的LUCAS系统的优点是，采用波长与光纤相同的光，因此能降低部件成本。通信速度也达到NASA系统的约1.5倍。
美国太空初创企业Space X提出了一项计划，即把单颗可以在1000公里以上的大范围内发射电波的卫星作为连接网络的“基站”使用，在全球构建网络利用环境。卫星之间的通信计划采用光信号。
此外还有在卫星与地面之间的通信中利用光的构想。课题是光比电波更容易受到雨和云的影响，但也许可以充分利用大容量的光。NICT预定2024年实施向地面传输卫星数据时根据情况区分使用电波和光的实验。
日文：大越优树、《日本经济新闻》，2021年3月29日
中文：JST客观日本
