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(fù)荷。對此，美國宇航局（NASA）即將進(jìn)行的激光通信中繼演示（Laser Communications Relay Demonstration）可能會徹底改變該機(jī)構(gòu)與整個(gè)太陽系的未來任務(wù)進(jìn)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(dá)州卡納維拉爾角作為美國國防部空間測試計(jì)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(shí)間上午 4:04 至 6:04（北京時(shí)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(jìn)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(dāng)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(gè)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(gè)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(gè)光學(xué)地面站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這些站點(diǎn)有望遠(yuǎn)鏡，可以接收來自激光的光線并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?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?yàn)樾l(wèi)星既可以發(fā)送也可以接收數(shù)據(jù)，所以它是一個(gè)真正的雙向系統(tǒng)。

對這些地面激光接收器的一個(gè)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(gè)接收器的位置時(shí)考慮到了這一點(diǎn)，這兩個(gè)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(dá)軌道，位于新墨西哥州拉斯克魯斯的操作中心的團(tuán)隊(duì)將啟動(dòng)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(jì)將用兩年時(shí)間進(jìn)行測試和實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(gè)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(xiǎn)時(shí)進(jìn)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(dá)小行星目的地。該任務(wù)將研究一個(gè)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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