地球和月球要通“光纖”了？激光通信速率碾壓無線電！

在人類太空探索的歷史上，無線電波一直是主要的通信手段。這項(xiàng)技術(shù)至今仍發(fā)揮著重要作用，但已經(jīng)顯露出其局限性。

今年 4 月，當(dāng) NASA 的“阿耳忒彌斯 2 號”任務(wù)將四名宇航員送入月球軌道時(shí)，工程師們悄悄測試了一種激光通信設(shè)備。

這種技術(shù)有朝一日可能會(huì)徹底改變深空探索的規(guī)則。

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內(nèi)容

該光學(xué)通信系統(tǒng)由麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，被安裝在“獵戶座”飛船的外部。它是迄今為止首個(gè)能夠在月球軌道上支持載人任務(wù)的激光通信終端。該系統(tǒng)不使用無線電波，而是利用不可見的紅外光在飛船與地球上的接收器之間傳輸數(shù)據(jù)。

其原理是：波長越短，同一束光中能夠傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱蟆?/p>

2023 年 6 月 2 日，在佛羅里達(dá)州 NASA 肯尼迪航天中心的尼爾·阿姆斯特朗操作與檢查大樓內(nèi)，技術(shù)人員正在組裝用于“阿耳忒彌斯 2 號”任務(wù)的光學(xué)通信系統(tǒng)。

在月球任務(wù)所涉及的遙遠(yuǎn)距離上，傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng)的傳輸速率僅限于每秒幾兆比特。而光學(xué)傳輸系統(tǒng)的下行傳輸速率則可達(dá)到每秒 260 兆比特。

NASA 的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和懷特桑茲試驗(yàn)場的地面站還創(chuàng)造了新的紀(jì)錄：它們在不到一小時(shí)的時(shí)間里，就完成了數(shù)據(jù)的接收、處理和重新傳輸?shù)饺蝿?wù)控制中心的工作！

在這大約十天的旅程中，該系統(tǒng)在“獵戶座”飛船與地面之間共傳輸了 484gigabytes的數(shù)據(jù)。這些數(shù)字不僅令人印象深刻，它們所轉(zhuǎn)化成的圖像更是令全世界為之驚嘆。

從月球背面拍攝到的地球日落、地球升起以及日食的壯觀照片，都在拍攝后幾小時(shí)內(nèi)就登上了各大新聞?lì)^條和社交媒體的畫面。而這一切，都是通過那條激光鏈路實(shí)現(xiàn)的。

阿耳忒彌斯 2 號的宇航員在“獵戶座”飛船內(nèi)拍攝到了日食景象，并通過光學(xué)通信系統(tǒng)將圖像傳回地面。

位于澳大利亞堪培拉的量子光學(xué)地面站，與“獵戶座”飛船保持了超過 15.5 小時(shí)的雙流實(shí)時(shí)視頻連接，讓數(shù)百萬人能夠近乎實(shí)時(shí)地觀看這次任務(wù)的進(jìn)展。或許最重要的是，

工程師們證明了：使用現(xiàn)成的商業(yè)零部件完全能夠構(gòu)建出光學(xué)地面站。這一發(fā)現(xiàn)大大降低了該技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的門檻。

對于未來十年內(nèi)將要前往火星的宇航員來說，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

目前的無線電系統(tǒng)難以滿足深空任務(wù)中所需的實(shí)時(shí)、高分辨率通信需求。

激光通信不僅能讓未來的探險(xiǎn)者獲得更清晰的圖像，還能為任務(wù)控制人員提供必要的數(shù)據(jù)，從而確保那些身處半個(gè)太陽系之外的人們的生命安全。

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