NASA開創(chuàng)性的深空光學(xué)通信（DSOC）試驗(yàn)將是第一個(gè)從火星距離進(jìn)行的激光或光學(xué)通信驗(yàn)證。該項(xiàng)目設(shè)備搭載在NASA探測(cè)金屬小行星的Psyche飛行器上，于10月12日周四發(fā)射。DSOC將對(duì)未來從火星到地球更大量科學(xué)數(shù)據(jù)，甚至視頻流傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)于這項(xiàng)尖端技術(shù)的5件事

1、DSOC是NASA首次進(jìn)行深空激光高速率輸出傳輸測(cè)試

現(xiàn)在為止，NASA只能依靠無線電波來完成月球以外的宇航任務(wù)通信。與地面數(shù)據(jù)傳輸需求增長(zhǎng)導(dǎo)致光纖替代了老式電話線類似，從無線電通信到光通信的升級(jí)將提升太陽系內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，相比如今最先進(jìn)的通信系統(tǒng)也能提升10到100倍。這將幫助未來的載人和機(jī)械宇航探索任務(wù)，同時(shí)也能更好的支持高分辨率科學(xué)設(shè)備。

2、試驗(yàn)將在宇航飛行器和地面間展開

DSOC激光接收發(fā)射機(jī)搭載在Psyche宇航飛行器上進(jìn)行試驗(yàn)，但Psyche本身仍依靠傳統(tǒng)無線電通信來執(zhí)行任務(wù)。這臺(tái)激光接收發(fā)射機(jī)配備了一臺(tái)用于向地球發(fā)射高速率數(shù)據(jù)的近紅外激光發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收來自地球激光束的靈敏光子計(jì)數(shù)相機(jī)。

同時(shí)，接收發(fā)射機(jī)只是技術(shù)演示驗(yàn)證的一部分?，F(xiàn)在在地球上沒有專用的深空光學(xué)通信基礎(chǔ)設(shè)施，因此DSOC項(xiàng)目專門升級(jí)了兩臺(tái)地面望遠(yuǎn)鏡，以便與激光接收發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將在NASA位于南加州的噴氣實(shí)驗(yàn)室召開工作。噴氣實(shí)驗(yàn)室位于加州Wrightwood附近的桌山（Table Mountain）天文臺(tái)還配備了高功率近紅外激光發(fā)射機(jī)。這臺(tái)發(fā)射機(jī)將向DSOC激光接收發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制激光信號(hào)，作為信標(biāo)給飛行設(shè)備給予參考，使發(fā)回地球的激光能夠準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)。

從接收發(fā)射機(jī)發(fā)來的信號(hào)將由加州理工大學(xué)位于圣地亞哥的帕洛馬山天文臺(tái)直徑5.1米的Hale望遠(yuǎn)鏡接收。該望遠(yuǎn)鏡配備了特殊的超導(dǎo)高效探測(cè)陣列。

3、DSOC將遇到特殊的挑戰(zhàn)

在Psyche飛行器飛往目標(biāo)小行星帶6年的前2年中，DSOC項(xiàng)目將嘗試最遠(yuǎn)達(dá)3.9億公里的高速率數(shù)據(jù)傳輸，這個(gè)距離是地球與太陽間距離的2倍。

Psyche飛行器飛的越遠(yuǎn)，激光信號(hào)就會(huì)變得越弱，解碼數(shù)據(jù)的難度將大大增加。此外，光飛行的時(shí)間也較長(zhǎng)，在驗(yàn)證最遠(yuǎn)距離時(shí)，時(shí)延將達(dá)到20分鐘以上。由于地球和飛行器不斷處于運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，DSOC地面和飛行系統(tǒng)都需要對(duì)此作出補(bǔ)償，提前瞄準(zhǔn)光束發(fā)射/抵達(dá)的位置。

4、采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)確保激光能夠瞄準(zhǔn)目標(biāo)，以及接收來自深空的高速率數(shù)據(jù)。

飛行激光接收發(fā)射機(jī)和地面激光發(fā)射機(jī)需要以很高的精度瞄準(zhǔn)。這就好比在一英里外擊中一枚硬幣，而硬幣同時(shí)還在移動(dòng)。因此，接收發(fā)射機(jī)需要隔離來自宇航飛行器的震動(dòng)，否則激光就會(huì)偏離目標(biāo)。Pshche飛行器第一時(shí)間將接收發(fā)射機(jī)對(duì)準(zhǔn)地球，同時(shí)接收發(fā)射機(jī)上的自動(dòng)系統(tǒng)在桌山上行激光信標(biāo)的幫助下控制下行激光信號(hào)指向帕洛馬山天文臺(tái)。

Hale望遠(yuǎn)鏡上安裝了一臺(tái)由噴氣實(shí)驗(yàn)室研制的低溫冷卻超導(dǎo)納米線光子計(jì)數(shù)陣列接收器。該儀器配備了高速電子設(shè)備，用以記錄光子的到達(dá)時(shí)間，以對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。DSOC團(tuán)隊(duì)甚至還開發(fā)了新型的信號(hào)處理技術(shù)以便從傳播了數(shù)千到上億公里的微弱激光信號(hào)中提取信息。

5、這是NASA最新的光通信項(xiàng)目

2013年，NASA的月球光通信驗(yàn)證項(xiàng)目創(chuàng)造了地月通信上行和下行數(shù)據(jù)速率記錄；2021年，激光通信中繼演示驗(yàn)證對(duì)地球靜止軌道高速光學(xué)通信中繼能力進(jìn)行了測(cè)試，幫助宇航飛行器不再需要在地面視野內(nèi)才能通信；去年，NASA的Tb級(jí)紅外傳輸系統(tǒng)創(chuàng)造了低軌衛(wèi)星和地面接收設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸速率的新紀(jì)錄。

DSOC將光學(xué)通信帶到深空，為月球以外的高速通信奠定基礎(chǔ)，其通信距離將是現(xiàn)在所有光學(xué)通信系統(tǒng)的1000倍以上。如果成功，該技術(shù)將幫助實(shí)現(xiàn)視頻流和高清圖像的傳播，為NASA將宇航員送上火星的重大突破給予支持。

推薦新聞

• 

  ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_有損傳輸線和無損傳輸線簡(jiǎn)介

  07-16
• 

  ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_用于車聯(lián)網(wǎng)的主要無線技術(shù)

  07-16
• 

  [行業(yè)動(dòng)態(tài)]下一代半導(dǎo)體材料來襲

  07-15
• 

  [技術(shù)前沿]核能成為航運(yùn)新選擇

  07-15
• 

  [行業(yè)動(dòng)態(tài)]一家本土廠商在電流感測(cè)元件細(xì)分賽道開展成了隱形冠軍

  07-12
• 

  大神分享的如何才能成為一名優(yōu)秀的射頻工程師？

  07-12