NASA首次向太空传输激光通信上行链路

近日据外媒报道，美国国家航空航天局（NASA）的低成本光学终端（LCOT，Low-Cost Optical Terminal）是一个由改装过的商用硬件组成的地面站，已经向以前在低地球轨道上的纸巾盒大小的有效载荷TBIRD（TeraByte Infrared Delivery，TBIRD）发送了第一条激光通信上行链路。

在首次实时天空测试中，NASA的LCOT产生了足够的上行链路强度，使TBIRD有效载荷能够识别激光信标、连接并与地面站保持连接超过3分钟。这次成功测试标志着激光通信的一项重要成就：将LCOT的激光信标从地球连接到TBIRD需要一毫拉第的指向精度，相当于从八个美式足球场外击中一个三英尺的目标。

麻省理工学院林肯实验室提供的LCOT激光信标与TBIRD接收器之间的连接功率或“流畅度 ”的测量数据

这次测试是TBIRD在两年的成功任务中取得的众多激光通信成就之一。在2024年9月15日完成任务之前，有效载荷的传输速度达到了破纪录的每秒200千兆比特。在实际使用案例中，TBIRD与LCOT的三分钟连接时间足以返回超过5TB的关键科学数据，相当于一次传输超过2500小时的高清视频。正如LCOT天空测试所展示的那样，激光通信的超高速能力将使科学任务在比以往任何时候都更远的距离上，保持与地球的连接。

NASA的SCaN（空间通信与导航）项目办公室正在各种轨道上实施激光通信技术，包括即将执行的阿耳特弥斯二号任务，以展示该技术对该机构探索、创新和启发发现任务的潜在影响。

“光通信或激光通信的数据传输能力是无线电波的10到100倍，”副局长兼SCaN项目经理Kevin Coggins说，“从字面上看，这是未来的浪潮，因为它将使科学家们能够从他们的任务中获得越来越多的数据，并将成为我们宇航员往返火星的重要生命线。”

从历史上看，太空任务一直使用无线电频率向太空和从太空发送数据，但随着科学仪器捕获更多数据，通信资产必须满足日益增长的需求。激光通信使用的红外光传输数据的波长比无线电短，这意味着地球上的地面站每秒可以发送和接收更多的数据。

NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的LCOT使用稍加改动的商用硬件，以降低实施激光通信技术的费用

LCOT团队通过与NASA的LCRD（激光通信中继演示）进行更多测试，继续完善指向功能。随着LCOT和美国国家航空航天局的其他激光通信任务，在连接性和可访问性方面不断达到新的里程碑，它们证明了激光通信在彻底改变科学家获取有关地球、太阳系和其他地区的新数据方面的潜力。

LCOT项目负责人Haleh Safavi博士说：这证明了整个团队的辛勤工作和技能。我们的工作涉及非常复杂和敏感的传输设备，必须以难以置信的精度进行安装。这些成果需要各个层面的快速规划和执行。

像TBIRD和LCRD这样的实验只是SCaN多个激光通信太空演示中的两个，但一个强大的激光通信网络依赖于地球上易于重新配置的地面站。LCOT地面站展示了政府和航空航天工业如何建造和部署灵活的激光通信地面站，以满足NASA和商业任务的各种需求，以及这些地面站如何为通信技术和超大数据量传输打开新的大门。