我們的電視和電腦屏幕以高清晰度顯示新聞、電影和節(jié)目，這能讓觀眾獲得清晰和充滿活力的體驗(yàn)。光纖連接通過(guò)電纜發(fā)送密布著數(shù)據(jù)的激光，將這些體驗(yàn)帶給用戶。現(xiàn)在，NASA和商業(yè)航天公司正在將類似的技術(shù)應(yīng)用于太空通信并將光速帶入最后的前沿領(lǐng)域。

自由空間光通信利用電信領(lǐng)域的最新進(jìn)展從而使航天器能通過(guò)激光鏈接發(fā)送高分辨率的圖像和視頻。

“自由空間”指的是沒有絕緣的光纜，這使得地面互聯(lián)網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)。自由空間的激光通信在太空的真空中自由流動(dòng)，然而大氣層給通信工程師帶來(lái)了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。

NASA的激光通信中繼演示(LCRD)將通過(guò)激光鏈路向地面站及最終向空間用戶任務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

“LCRD利用了電信行業(yè)在過(guò)去幾十年里所做的工作。我們正在利用他們創(chuàng)造的概念并將其應(yīng)用于太空，”LCRD光學(xué)模塊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人Russ Roder說(shuō)道，“訣竅是我們必須為太空優(yōu)化技術(shù)?！?/p>

LCRD的任務(wù)是通過(guò)跟來(lái)自NASA、其他政府機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)界，特別是商業(yè)航天界的實(shí)驗(yàn)測(cè)試激光通信能力來(lái)證明該技術(shù)。行業(yè)開發(fā)的實(shí)驗(yàn)將允許公司測(cè)試他們自己的技術(shù)、軟件和能力。NASA正在提供這些機(jī)會(huì)以增加圍繞激光通信的知識(shí)體系并促進(jìn)其操作使用。

雖然LCRD的實(shí)驗(yàn)者計(jì)劃將允許NASA和工業(yè)界測(cè)試和完善技術(shù)，但該機(jī)構(gòu)和商業(yè)部門在過(guò)去幾十年里一直有在演示和使用激光通信。

通常來(lái)說(shuō)，商業(yè)努力的重點(diǎn)是開發(fā)用于低地球軌道的空間對(duì)空間激光系統(tǒng)。這些公司正在投資于衛(wèi)星群，以利用激光通信提供全球?qū)拵Ц采w。擬議的星座有幾百到幾千顆衛(wèi)星。商業(yè)星座仍主要依靠的是無(wú)線電頻率鏈接將數(shù)據(jù)送回地球。而LCRD則使用激光進(jìn)行空間內(nèi)和直接到地球的通信。

當(dāng)工業(yè)界專注于支持地面用戶的空間光學(xué)通信時(shí)，NASA正在展示從地球同步軌道直接到地球的能力以增加未來(lái)任務(wù)的通信能力。有了機(jī)載激光通信，任務(wù)將能在一次傳輸中傳達(dá)比傳統(tǒng)無(wú)線電頻率通信更多的數(shù)據(jù)。

NASA總部空間通信和導(dǎo)航(SCaN)項(xiàng)目先進(jìn)通信和導(dǎo)航技術(shù)部主任Jason Mitchell說(shuō)道：“地球的大氣層由于湍流而使激光束變形。了解這些挑戰(zhàn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)實(shí)用的光學(xué)通信中繼能力至關(guān)重要?！?/p>

在這兩個(gè)不同但互補(bǔ)的目標(biāo)下，NASA還跟業(yè)界合作以進(jìn)一步完善激光通信硬件。事實(shí)上，LCRD包括商業(yè)設(shè)計(jì)和制造的組件以及NASA開發(fā)的定制系統(tǒng)。向有效載荷發(fā)送激光的光學(xué)模塊由MIT林肯實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、在馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達(dá)德太空飛行中心建造。然而，LCRD的其他多個(gè)部分來(lái)自L3Harris技術(shù)公司、SEAKR工程公司、穆格公司和內(nèi)華達(dá)山脈公司等公司。這些部件包括望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、控制器電子系統(tǒng)和空間開關(guān)裝置--所有這些都對(duì)LCRD的運(yùn)行至關(guān)重要。

此外，NASA的低成本光學(xué)終端(LCOT)將使用商業(yè)現(xiàn)成的或稍加修改的硬件以減少開支和加快實(shí)施。NASA依賴于一個(gè)強(qiáng)大的國(guó)內(nèi)航天工業(yè)并希望這些投資將使美國(guó)政府能購(gòu)買未來(lái)的激光通信硬件和服務(wù)。這將減少成本，與此同時(shí)使更多的任務(wù)能夠使用激光通信。