從人類開始探索太空以來，NASA 一直都是使用無線電頻率系統(tǒng)與宇航員和飛行器通信，但隨著數(shù)據(jù)傳輸需求越來越大，舊系統(tǒng)已逐漸不堪負荷。對此，美國宇航局（NASA）即將進行的激光通信中繼演示（Laser Communications Relay Demonstration）可能會徹底改變該機構(gòu)與整個太陽系的未來任務(wù)進行通信的方式。
據(jù) NASA 稱，新的激光通信系統(tǒng)可以帶來更多來自太空的高清視頻和照片。該任務(wù)將于 12 月 5 日從佛羅里達州卡納維拉爾角作為美國國防部空間測試計劃衛(wèi)星 6 號上的有效載荷發(fā)射，發(fā)射窗口將在美國東部時間上午 4:04 至 6:04（北京時間 17:04 至 19:04）保持開放。
自 1958 年以來，美國宇航局一直使用無線電波與宇航員和太空任務(wù)進行通信。雖然無線電波之前也能完成任務(wù)，但太空任務(wù)正變得越來越復(fù)雜，收集的數(shù)據(jù)也比以前更多。
激光通信系統(tǒng)將從與地球自轉(zhuǎn)同步的軌道上向地球發(fā)送數(shù)據(jù)，距離地球表面 35,406 公里，數(shù)據(jù)傳輸速度為 1.2Gbps，相當于在一分鐘內(nèi)下載一部完整的電影。
這將提高數(shù)據(jù)傳輸率，比無線電波快 10 到 100 倍。我們的眼睛看不見的紅外激光，其波長比無線電波短，因此它們可以一次傳輸更多的數(shù)據(jù)。使用目前的無線電波系統(tǒng)，需要九個星期才能發(fā)回一張完整的火星地圖，但激光系統(tǒng)可以在九天內(nèi)完成。
激光通信中繼演示是美國宇航局的第一個端到端激光中繼系統(tǒng)，它將在太空和位于加州 Table Mountain 和夏威夷哈雷阿卡拉的兩個光學(xué)地面站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這些站點有望遠鏡，可以接收來自激光的光線并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字數(shù)據(jù)。與無線電天線不同，激光通信接收器的體積可以縮小到只有 1/44 的體積。因為衛(wèi)星既可以發(fā)送也可以接收數(shù)據(jù)，所以它是一個真正的雙向系統(tǒng)。
對這些地面激光接收器的一個干擾是大氣干擾，如云層和湍流，這可以干擾通過我們大氣層的激光信號。選擇這兩個接收器的位置時考慮到了這一點，這兩個接收器在高海拔地區(qū)，通常有晴朗的天氣條件。
一旦系統(tǒng)到達軌道，位于新墨西哥州拉斯克魯斯的操作中心的團隊將啟動激光通信中繼演示，并向地面站發(fā)送數(shù)據(jù)。該任務(wù)預(yù)計將用兩年時間進行測試和實驗，然后開始用于太空任務(wù)，包括未來將安裝在國際空間站的光學(xué)終端，將能夠把空間站上的科學(xué)實驗數(shù)據(jù)發(fā)送到衛(wèi)星上，衛(wèi)星將把它們轉(zhuǎn)發(fā)回地球。
該演示作為一個中繼衛(wèi)星，還可以幫助減少未來航天器的通信尺寸、重量和功率要求。這意味著未來的任務(wù)可以降低發(fā)射成本，并有空間容納更多的科學(xué)儀器。
IT之家了解到，目前正在開發(fā)的其他可能測試激光通信能力的任務(wù)包括獵戶座阿特米斯 II 光學(xué)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)將允許美國宇航局和阿特米斯宇航員在月球上冒險時進行超高清視頻傳輸。
而 2022 年發(fā)射的 Psyche 任務(wù)，將于 2026 年到達小行星目的地。該任務(wù)將研究一個超過 1.5 億英里（2.41 億公里）的金屬小行星，并測試其深空光通信激光器，將數(shù)據(jù)傳回地球。
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