NASA空間站激光通信終端ILLUMA-T成功建立雙向鏈路

  美國國家航空航天局（NASA）在國際空間站上成功完成了激光通信中繼演示（LCRD）與集成LCRD低地球軌道用戶調(diào)制解調(diào)器和放大器終端（ILLUMA-T）之間的首次雙向激光通信鏈路，標(biāo)志著空間通信技術(shù)取得了重大進(jìn)展。

  2023 年 12 月 5 日，NASA 在國際空間站上的一項(xiàng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)完成了與在軌激光中繼系統(tǒng)的首次激光鏈接。它們共同完成了NASA首個(gè)雙向、端到端的激光中繼系統(tǒng)。

  NASA的LCRD（激光通信中繼演示）和新的空間站演示ILLUMA-T（集成LCRD低地球軌道用戶調(diào)制解調(diào)器和放大器終端）首次成功交換了數(shù)據(jù)。LCRD 和 ILLUMA-T 演示了用戶任務(wù)（本例中為空間站）如何從位于地球同步軌道的激光通信中繼器中獲益。

  激光通信使用紅外線而不是傳統(tǒng)的無線電波來發(fā)送和接收信號。紅外光的波長較窄，因此航天器可以在每次傳輸中包含更多數(shù)據(jù)。使用激光通信可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，加快科學(xué)發(fā)現(xiàn)的步伐。

  激光通信的好處：更高效、更輕便的系統(tǒng)、更高的安全性和更靈活的地面系統(tǒng)。圖片來源：NASA / Dave Ryan

  11 月 9 日，NASA 的 SpaceX 第 29 次商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)任務(wù)向空間站發(fā)射了貨物和新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中包括 ILLUMA-T。到達(dá)后，有效載荷被安裝到空間站的日本實(shí)驗(yàn)艙-暴露設(shè)施上。

  2023 年 11 月 9 日，搭載"龍"飛船的 SpaceX 獵鷹 9 號火箭從位于佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心的 NASA 39A 發(fā)射場升空，這是該公司為 NASA 執(zhí)行的第 29 次前往國際空間站的商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)任務(wù)。龍"將向空間站運(yùn)送科學(xué)研究、技術(shù)演示、乘員補(bǔ)給和硬件，以支持遠(yuǎn)征70號乘員，包括美國宇航局的集成激光通信中繼演示低地球軌道用戶調(diào)制解調(diào)器和放大器終端（ILLUMA-T）和大氣波實(shí)驗(yàn)（AWE）。圖片來源：NASA/Kim Shiflett

  ILLUMA-T和LCRD是NASA空間通信與導(dǎo)航（SCaN）計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃旨在展示激光通信技術(shù)如何為科學(xué)和探索任務(wù)帶來巨大的益處。

  ILLUMA-T與LCRD的首次連接（被稱為"第一束光"）是證明激光通信是未來趨勢的最新演示。"激光通信不僅能從科學(xué)任務(wù)中傳回更多數(shù)據(jù)，還能作為NASA關(guān)鍵的雙向鏈接，讓宇航員在探索月球、火星及更遠(yuǎn)的地方時(shí)與地球保持聯(lián)系。

  空間站安裝后不久，操作工程師就開始進(jìn)行在軌測試，以確保ILLUMA-T載荷正常運(yùn)行?，F(xiàn)在，它正在與LCRD進(jìn)行通信，LCRD是2021年發(fā)射的中繼器，已經(jīng)進(jìn)行了300多次實(shí)驗(yàn)配置，幫助NASA完善激光通信技術(shù)。LCRD和ILLUMA-T正在以每秒1.2Gbps的速度交換數(shù)據(jù)。

  "實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，我們能夠克服利用激光通信成功實(shí)現(xiàn)空間通信所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。我們現(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)化將成熟技術(shù)注入我們的任務(wù)中，從而最大限度地提高我們的探索和科學(xué)水平，"NASA 空間通信和導(dǎo)航架構(gòu)師 David Israel 說。

  LCRD 實(shí)驗(yàn)是與工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和其他政府機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行的。ILLUMA-T 現(xiàn)在是 LCRD 的第一個(gè)太空用戶實(shí)驗(yàn)。美國國家航空航天局仍在接受與 LCRD 合作的實(shí)驗(yàn)。