ESA utvikler tre satellitter for kvantekryptering

Kvantekryptering er en ny metode for å kunne sende data sikkert mellom en avsender og en mottaker. Her brukes kvantefysikk for å lage en krypteringsnøkkel ved hjelp av enkeltpartikler av lys, det vil si fotoner. De lages og sendes ved hjelp av laser.

Når både avsenderen og mottakeren har den samme kvantekrypteringsnøkkelen, kan mottakeren lese dataene som sendes. 

Siden kvantekrypteringsnøkkelen består av en strøm av fotoner, vil ethvert forsøk på å lese disse fototonene føre til at de endrer seg. Slik kan både avsender og mottaker oppdage om noen prøver å laste ned kvantekrypteringsnøkkelen mellom dem.

Men for at kvantekrypteringsnøkler skal kunne sendes over hele jorda, må det gjøres ved hjelp av satellitt. Slik kvantenøkkelfordeling (Quantum Key Distribution, QKD) er helt ny og banebrytende teknologi.

Spesielt er det statlige etater og forsvar, men også finansielle institusjoner og kritisk infrastruktur, som strømnett, vannsystemer, internett- og telekommunikasjon, som trenger slik sikker overføring av data.

Den europeiske romorganisasjonen ESA holder derfor på med å utvikle tre forskjellige småsatellitter for å teste kvantenøkkelfordeling fra bane.

Saga

Den ene av disse satellittene er Security And cryptoGrAphic (Saga). Saga skal teste kvantenøkkelfordeling fra rommet ved hjelp av laser. Spesielt er det sikkerheten til dette systemet som skal testes og maskinvaren som inngår i systemet.

Saga inngår i et nettverk for kvantekommunikasjon som EU holder på å utvikle i initiativet European Quantum Communication Infrastructure (EuroQI). 

Saga skal først og fremst teste kvantekommunikasjon som er gradert mellom offentlige eller statlige etater.

Systemet omfatter testsatellitten som skal gå i lav jordbane og utføre kvantenøkkelfordeling ved hjelp av laser. På bakken blir det fire stasjoner ulike steder i Europa, samt et kontrollsegment som skal jobbe sammen med et datanettverk på bakken.

Det er Thales Alenia Space i Italia som bygger Saga og utviklingen er nå i fase to. Denne fasen omfatter den tidlige utformingen av selve satellitten og varer frem til 2027. 

Etter at denne utformingen har blitt godkjent og validert, vil satellitten gå videre til bygging og oppskyting. Det vil nok ikke skje før 2028.

På lang sikt er det meningen at Saga skal bli den første satellitten i en verdensomspennende konstellasjon av kvantekrypteringssatellitter.

Eagle-1

Også ESAs kommende satellitter Eagle-1 og QKDSat skal teste kvantekryptografi fra bane, men for kommersielt bruk.

Eagle-1 består av en satellitt som i første omgang skal teste kvantenøkkelfordeling mellom to optiske bakkestasjoner, en i Tyskland og en i Nederland. Dette er også en del av EuroQCI-nettverket.

Utviklingen av Eagle-1 ledes av det luxemburgske firmaet SES Techcom, mens selve satellittplattformen bygges av det italienske firmaet SITAEL (Italy). Nyttelasten for kvantenøkkelfordeling bygges av det tyske firmaet Tesat Spacecom.

Eagle-1 er nå i byggings- og testfasen. Også de to optiske stasjonene, som utvikles av den tyske romorgansasjonen DLR og det nederlandske tekniske universitetet TNO, blir nå testet og validert.

Oppskytingen av Eagle-1 skal etter planen skje mot slutten av 2026 eller tidlig i 2027, med en Vega-C-bærerakett fra den europeiske rombasen på Kourou i Fransk Guyana.

QKDSat

Quantum Key Distribution Satellite (QKDSat) skal også sende kvantekrypteringsnøkler ved hjelp av laser til mottakerstasjoner på bakken.

Utviklingen av QKDSat ledes av firmaet Honeywell UK, som også står for nyttelasten, mens firmaet Redwell bygger selve satellittplattformen. 

QKDSat skal teste sikker dataoverføring innenfor Honeywell sitt nettverk for testing av kvantekrypterte data, kalt Q-STATE. Dette er en del av EuroQCI.

QKDSat er nå i byggings- og testfasen, og sikter på en oppskyting mot slutten av 2027.

Også denne småsatelliten skal skytes opp med Vega-C, den europeiske bæreraketten for små og mellomstore nyttelaster, fra den europeiske rombasen i Kourou i Fransk Guyana.