極客網(wǎng)·網(wǎng)絡(luò)通信12月18日 美國國家航空航天局（NASA）日前在國際空間站上成功完成一次里程碑式實驗——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在戈達德潔凈室中測試的ILLUMA-T有效載荷。該載荷被安裝在國際空間站上，通過NASA的LCRD演示更高的數(shù)據(jù)速率

2023年12月5日，NASA在國際空間站上進行的一項技術(shù)實驗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。由于紅外光的波長更短，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?，并加快科學(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)補給服務(wù)任務(wù)向國際空間站發(fā)射了貨物和新的科學(xué)實驗設(shè)備，包括ILLUMA-T有效載荷。在抵達后，它被安裝在空間站的日本實驗艙的設(shè)施上。

圖4. 2023年11月9日，運載龍飛船（Dragon）的SpaceX獵鷹9號火箭從NASA佛羅里達州肯尼迪航天中心的39A發(fā)射場發(fā)射升空，這是SpaceX第29次為NASA向國際空間站提供商業(yè)補給服務(wù)

ILLUMA-T和LCRD是NASA空間通信和導(dǎo)航(SCaN)計劃的一部分，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)進行了300多次實驗，以幫助NASA改進激光通信技術(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)在正在進行操作演示和實驗，這將使我們能夠優(yōu)化將經(jīng)過驗證的技術(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?！?/p>

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)界和其他政府機構(gòu)一起進行的實驗。ILLUMA-T現(xiàn)在是LCRD的第一個空間用戶實驗，后續(xù)NASA還將繼續(xù)進行LCRD實驗。

ILLUMA-T獲得了NASA空間通信和導(dǎo)航(SCaN)項目資助，其有效載荷由NASA位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達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際空間站項目辦公室以及位于馬薩諸塞州列克星敦的麻省理工學(xué)院林肯實驗室。

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