激光通信的未来

　　NASA使用激光向地球发送信息和从地球发送信息，使用不可见光束穿越天空，发送数太字节（TB）的数据（图片和视频），增加了科学界对宇宙的了解。“我们对激光通信将在未来几年提供的承诺感到兴奋，”NASA总部空间通信和导航副署长兼项目经理Badri Younes说，“这些任务和演示开启了新的征程，在此期间，美国宇航局将与其他政府机构和商业部门合作，大幅扩展未来的太空探索通信能力，并创造充满活力和强劲的经济机会。”

　　激光通信系统为未来的太空任务提供更高的数据传输速率，这意味着与传统的无线电波相比，它们可以在一次传输中发送和接收更多的信息。此外，新系统将更轻、更灵活、更安全。未来，激光通信可以补充当今大多数NASA任务使用的射频通信。

　　激光通信中继演示

　　2021年12月7日，激光通信中继演示（LCRD）发射到距离地球约22000英里的轨道，以测试激光通信的能力。LCRD是NASA首次展示双向激光中继系统的技术。目前，美国宇航局的激光通信进展仍在继续。

　　今年5月，NASA证明LCRD已准备好进行实验，实验内容是测试和改进激光系统，作为任务的总体目标之一。NASA和其他政府机构、学术界和工业界提供的实验，正在测量大气对激光通信信号的长期影响，专家团队将评估该技术对未来任务的适用性并测试在轨激光中继能力。

　　美国宇航局戈达德太空飞行LCRD实验项目负责人Rick Butler说：“我们将开始收到一些实验结果，而另一些则需要经过长期的时间检验。LCRD将回答航空航天业关于激光通信作为高带宽应用的操作选项的问题。我们正在深入激光通信领域，这些实验将展示光学技术如何为国际组织、工业界和学术界服务。”

　　太字节红外传输

　　在LCRD之后，作为探路者技术演示器3（PTD-3）任务的一部分，太字节红外传输（TBIRD）有效载荷于2022年5月25日从SpaceX的Transporter-5拼车任务的卡纳维拉尔角发射。TBIRD将展示每秒200吉比特的数据下行链路，这是NASA有史以来最高的光传输速率。

　　太字节红外传输展示了激光通信在捕获重要数据和大型详细图像的显著优势，这为近地科学任务带来了极大的改变。TBIRD一次性发送回数太字节的数据，展示了更高带宽的好处，并让NASA更深入地了解小型卫星激光通信的能力。而整个TBIRD系统才和纸巾盒一般大。

　　TBIRD项目经理Beth Keer说：“过去，我们围绕着可以从太空返回或从太空返回地球的数据量来设计仪器和航天器。激光通信是一种改变游戏规则的能力。”

　　集成LCRD低地球轨道用户调制解调器和放大器终端

　　集成的LCRD低地球轨道用户调制解调器和放大器终端（ILLUMA-T）将于2023年初在SpaceX 的第27次国际空间站商业补给服务任务中发射，将为轨道实验室带去激光通信设备，并赋予宇航员增强现有数据传输的能力。ILLUMA-T将从空间站上的实验收集信息，并以每秒1.2 吉比特的速度将数据发送到LCRD。按照这个速度，一部长篇电影可以在一分钟内下载完毕。然后，LCRD会将这些信息转发到夏威夷或加利福尼亚的地面站。

　　美国宇航局戈达德公司ILLUMA-T项目经理Chetan Sayal说：“ILLUMA-T和LCRD将共同成为第一个展示低地球轨道到地球同步轨道到地面通信链路的激光系统。”

　　Orion Artemis II光通信系统（O2O）在Artemis II任务期间，利用美国宇航局的猎户座航天器将激光通信带到月球上。当50多年来再次返回月球区域时，O2O将能够传输高分辨率图像和视频。Artemis II将是第一个展示激光通信技术的载人月球飞行，以高达每秒260兆比特的下行链路速率向地球发送数据。

　　O2O项目经理Steve Horowitz说：“通过将新的激光通信技术带入到Artemis任务中，我们使宇航员能够获得比以往更多的数据。数据传输速率越高，仪器向地球发送的信息就越多，月球探险者可以执行的科学也就越多。”

　　NASA的激光通信努力也延伸到了深空探索。目前，美国宇航局正在开发一种未来的终端系统，该终端可以测试激光通信以应对极端距离和具有挑战性的指向限制。

　　无论是将激光通信带入近地任务、月球还是深空，光学系统的注入都将成为未来NASA任务不可或缺的一部分。激光通信的更高数据速率将使探索和科学任务能够将更多数据发送回地球并发现更多关于宇宙的信息。NASA将利用这些数据，为未来的火星及其他任务做好准备。