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航天器向地球发射激光束,美国宇航局在加利福尼亚捕捉到它

2023-11-17 22:28:52  来源:激光网原创    

  一个多月前,Psyche宇宙飞船起飞,前往一颗同名的“独特的金属小行星,在火星和木星之间绕太阳运行”。它还没有出现,但这并不意味着航天器还不能进行科学研究。

  该任务并不局限于研究一颗小行星,该小行星可能是也可能不是“小行星的部分核心,早期行星的组成部分”,而且还在此过程中进行了一系列其他实验。

  其中之一是一项称为深空光通信的技术。简而言之,我们谈论的是一些东西,旨在展示地球是否以及如何使用高带宽光学硬件与深空通信。

  DSOC本质上是一种强大的调制激光器和激光收发器,用于将高带宽测试数据传输到接收器,同时也用于获取指令。通过这样做,该技术应该证明人类确实有替代目前用于太空探索的基于射频的通信。

  诚然,无线电和激光通信的工作方式相似——它们都利用电磁波发送数据——但只有近红外激光器才能将所有数据包裹在更紧密的波中,从而可以发送比以前更多的数据。

  在DSOC的情况下,数据被编码为激光光子中的比特,并实际上向下发射到接收器。一旦交付,激光器就会通过检测器阵列,在那里识别光子。

  一旦解决了这个问题,就会使用全新的或刚刚开发的信号处理技术来提取编码数据。

  美国宇航局在位于加利福尼亚州圣地亚哥加州理工学院帕洛玛天文台的黑尔望远镜上设置了接收和解码设备。正是从那里,我们本周得到了DSOC执行“第一道光”的消息,这是与地球通信的第一次成功尝试。

  更重要的是,Psyche 于 11 月 14 日从 1000 万英里的距离向我们的星球发射了一束激光束。用更容易理解的话来说,这是将我们的星球与月球分开的距离的 40 倍,同时也是用于演示光通信技术的最远距离。

  虽然将激光束从这么远的距离瞄准地球上的特定点并不容易, 美国宇航局的人设法使这一刻成为现实,为他们看来“可以改变航天器通信方式”的系统打开了大门。

  该测试是未来两年进行的一系列测试中的第一次,是航天器的收发器和系统的地面组件首次投入使用。上行链路和下行链路激光器在运行期间也处于活动状态。

  根据美国航天局的说法,测试表明DSCO可以发送,接收和解码。我们没有得到任何关于传输了哪种数据的细节,但我们确实知道它与Psyche航天器或它打算完成的任务无关。

  在第一次测试之后,许多其他测试将紧随其后。议程上的第一件事是微调“控制收发器上下行链路激光器指向的系统”。这是因为 DSOC 正在尝试以前从未尝试过的事情。

  多年来,我们已经将光学通信技术部署在近地轨道上,甚至远至月球,但从未如此深入深空。由于涉及的距离,这带来了重大挑战。

  你看,从这么远的地方发送消息并不像将激光对准接收器并让它撕裂那么简单。诚然,这是该过程的重要组成部分,但必须不断调整光束的方向,因为发射器和接收器都在不断地在空间中移动。

  例如,本周来自 Psyche 的消息花了 50 秒才到达我们手中。在这段时间里,宇宙飞船、黑尔望远镜甚至地球本身的位置都发生了变化。如果光束没有得到校正,它就不会到达预定的目的地。

  未来的测试将更具挑战性。例如,在地球和Psyche之间的最大距离上,激光被释放和接收之间的延迟将增长到令人印象深刻的20分钟!

  鉴于未来整个太阳系的任务,包括载人任务,开发新的通信方法将被证明是至关重要的。目前有几个选项摆在桌面上,但DSOC有望提供更高分辨率的图像,更多的科学数据,甚至来自遥远的火星的视频流。

  总而言之,该技术有可能实现比我们目前可以使用的最佳射频系统高 100 倍的数据传输速率。

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