極客網(wǎng)·網(wǎng)絡(luò)通信12月18日 美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）日前在國(guó)際空間站上成功完成一次里程碑式實(shí)驗(yàn)——首次在激光通信中繼演示(LCRD)設(shè)備與集成LCRD低地軌道用戶調(diào)制解調(diào)器和放大器終端(ILLUMA-T)之間建立了一條雙向激光通信鏈路，并以每秒1.2Gbps的速度交換數(shù)據(jù)。
圖1. NASA在戈達(dá)德潔凈室中測(cè)試的ILLUMA-T有效載荷。該載荷被安裝在國(guó)際空間站上，通過NASA的LCRD演示更高的數(shù)據(jù)速率
2023年12月5日，NASA在國(guó)際空間站上進(jìn)行的一項(xiàng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)首次完成了與在軌激光中繼系統(tǒng)的激光連接，并成功交換了數(shù)據(jù)，這表明NASA的第一個(gè)雙向端到端激光中繼系統(tǒng)獲得成功。
圖2. NASA的ILLUMA-T有效載荷通過激光信號(hào)與LCRD通信
激光通信（也被稱為光通信）使用紅外光而非無線電波來發(fā)送和接收信號(hào)。由于紅外光的波長(zhǎng)更短，可以使航天器能夠傳輸更多的數(shù)據(jù)，從而顯著提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩⒓涌炜茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的步伐。
圖3. 激光通信的好處：更有效、更輕便、提高安全性、更靈活的地面通信
11月9日，NASA的SpaceX第29次商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)任務(wù)向國(guó)際空間站發(fā)射了貨物和新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括ILLUMA-T有效載荷。在抵達(dá)后，它被安裝在空間站的日本實(shí)驗(yàn)艙的設(shè)施上。
圖4. 2023年11月9日，運(yùn)載龍飛船（Dragon）的SpaceX獵鷹9號(hào)火箭從NASA佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心的39A發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，這是SpaceX第29次為NASA向國(guó)際空間站提供商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)
ILLUMA-T和LCRD是NASA空間通信和導(dǎo)航(SCaN)計(jì)劃的一部分，旨在展示激光通信技術(shù)如何顯著地造福于科學(xué)和探索任務(wù)。
NASA SCaN高級(jí)通信和導(dǎo)航技術(shù)部主任Jason Mitchell博士說，“我們首次演示了ILLUMA-T與LCRD之間的連接，證明激光通信是未來發(fā)展方向。激光通信不僅將從科學(xué)任務(wù)中返回更多數(shù)據(jù)，而且可以作為NASA關(guān)鍵的雙向鏈路，使宇航員在探索月球、火星和其他地方時(shí)與地球保持聯(lián)系?！?/p>
LCRD是該部門2021年發(fā)射的中繼器，已經(jīng)進(jìn)行了300多次實(shí)驗(yàn)，以幫助NASA改進(jìn)激光通信技術(shù)。
NASA空間通信和導(dǎo)航架構(gòu)師David Israel說，“我們已經(jīng)證明可以利用激光通信克服空間通信技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在正在進(jìn)行操作演示和實(shí)驗(yàn)，這將使我們能夠優(yōu)化將經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)融入我們的任務(wù)，最大限度提高空間探索和科學(xué)水平。”
圖5. NASA的激光通信路線示意圖
據(jù)悉，LCRD是NASA與工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和其他政府機(jī)構(gòu)一起進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。ILLUMA-T現(xiàn)在是LCRD的第一個(gè)空間用戶實(shí)驗(yàn)，后續(xù)NASA還將繼續(xù)進(jìn)行LCRD實(shí)驗(yàn)。
ILLUMA-T獲得了NASA空間通信和導(dǎo)航(SCaN)項(xiàng)目資助，其有效載荷由NASA位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心管理，合作伙伴包括位于休斯頓的NASA約翰遜航天中心的國(guó)際空間站項(xiàng)目辦公室以及位于馬薩諸塞州列克星敦的麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室。
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