阿爾忒彌斯2號的“激光電話”

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綜合編譯：齊岳

校對：牧夫天文校對組

后期：王啟儒

責任編輯：王啟儒

圖中展示了獵戶座飛船艙外的“獵戶座阿爾忒彌斯2號光學通信系統（Orion Artemis II Optical Communications System, O2O）”。

來源：NASA

縱觀人類航天歷史，通信手段的首選一直是無線電波。相關的技術對我們的航天事業幫助巨大，然而用無線電波通信正逐漸變得過時。就在今年四月阿爾忒彌斯2號任務載著四名宇航員出差月球時，NASA的工程師們悄悄測試了一種激光通訊終端，這項技術也許會改寫深空探索的通訊規則。

這臺光學通信系統（O2O）由麻省理工學院林肯實驗室研制，固定在阿爾忒彌斯2號獵戶座飛船的艙外，它是有史以來第一臺用于支持載人月球任務的激光通信終端。它拋棄了傳統的無線電波，轉而使用紅外光在飛船與地球間傳遞信息。紅外光與無線電波同屬于電磁波，但紅外光的波長更短，單束光也就能容納更多信息。

傳統無線電系統在月球任務所需的距離下，傳輸速度只有每秒個位數的兆比特（Mb，這個單位用于衡量網絡傳輸速度，例如寬帶網速，而不是衡量存儲容量的兆字節MB）。在常規情況下，O2O能達到每秒260兆比特的下行速率，而位于NASA噴氣推進實驗室和白沙綜合基地的地面站也創下了自己的紀錄：不到一小時，兩個地面站就完成了接收、處理、轉發給任務控制中心的流程。雖然不及你家里的光纖，卻比光纖之前的家用寬帶強多了。

在尼爾·阿姆斯特朗運行與測試大樓的高頂車間中（位于佛羅里達州NASA肯尼迪航天中心），技術人員正在組裝O2O。照片攝于2023年6月2日。

來源：NASA

在大約十天的旅程中，通信系統在飛船和地面間共傳輸了484GB的數據。這些數字不只是停留于讓技術人員印象深刻的紙面數據，還轉化成了震撼整個世界的精彩圖片。地落、地升、從月球背面看到的日食，這些驚艷的圖像從被拍下來到出現在頭版和社交媒體上，只用了幾個小時。它們的數據都是由激光帶回地球的。

位于澳大利亞堪培拉的量子光學地面站，與獵戶座飛船保持了至少15個半小時的雙流直播視頻連接，讓數百萬觀眾得以近乎實時地見證此次任務的進展。也許最重要的是，工程師們證明，完全可以利用市售現成部件來建造地面光學通信站，這極大地降低了大規模推廣該技術的門檻。

阿爾忒彌斯2號機組拍攝的日食景象。攝像機位于獵戶座飛船的太陽能電池翼上。

來源：PSJ

對于未來（幾）十年中將要飛往火星的宇航員，這相當重要。目前的無線電波通訊難以維持長期的深空載人任務所需的實時高分辨率通信。激光通訊的作用并不局限于提供更好的圖像；對于遠在半個太陽系之外的宇航員來說，那些隨著激光傳回任務控制部門的信息是保證他們能夠活下去的關鍵。

——The End——

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