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通过激光链路实现空间通信未来

2023-09-21 09:10:15  来源:激光网原创    

  随着大数据、地球情报和物联网日益塑造我们的社会,对实时卫星通信的需求从未如此之大。

  不断增长的需求,加上卫星运营商的准入门槛不断降低,提升了卫星在我们日常生活中的作用。天基通信是我们连接互联网、保护通信、监控地球以及在道路和天空中引导我们的能力不可或缺的一部分。

  对速度的需求:然而,随着用户越来越期望即时连接,我们目前的空间通信基础设施被证明太慢了。为了弥补这一差距,卫星运营商正在利用下一代光学激光链路在轨道上快速转发信息,确保及时传送到地面终端。

  太空中的数据挑战

  传统卫星通信正在面临射频物理限制、地面终端瓶颈以及地面站与低地轨道卫星在视野中进行联络的短暂窗口等问题。例如:

  EO 卫星只有在经过地面终端时才能提供图像。

  只有当航天器飞越地面终端时,地面操作员才能传输命令。

  如果卫星无法同时与用户设备和地面站保持连接,则互联网卫星用户将失去连接。

  此外,随着越来越多的卫星进入太空,运营商正在争夺地面天线的时间并使用已有数十年历史的基础设施。这会造成下行信息的瓶颈,限制带宽,并延迟操作员接收数据的速度(有时长达数小时)。

  现代任务需要现代通信。

  伟大的 LEO 接力赛

  卫星运营商正在通过轨道上的卫星到卫星激光链路网络中继数据来加速通信传输。

  工作原理:卫星不是等待 LEO 卫星完成 90 分钟的轨道运行并返回到指定的地面站进行数据下行,而是使用激光将数据从一颗卫星传输到另一颗卫星,直到到达位于操作员地面上方的一只鸟车站。

  这种卫星到卫星的中继以光速工作,将数据传输速度从几分钟或几小时加快到近乎实时。

  激光与射频链路:

  激光器可以提供射频通信 10 到 100 倍的带宽和数据速率。

  光通信的功率要求较低,这意味着卫星可以更小(并且建造和发射更便宜)。

  激光产生窄光束,与更宽的射频信号相比,更难拦截。

  光通信不需要许可证,减少了创建中继网络的监管障碍。

  政府退后一步:如今,美国国家航空航天局 (NASA) 运营着一组称为跟踪和数据中继卫星系统 (TDRSS) 的 GEO 卫星,在太空中提供数据中继服务。美国国家航空航天局 (NASA) 正计划逐步淘汰这一星座,为商业航天公司挺身而出并填补未来政府通信需求中由此产生的空白打开大门。

  开普勒正在为太空构建互联网

  开普勒成立于 2015 年,致力于构建太空互联网,为所有太空任务提供实时通信。

  今年秋天推出:凭借最近价值 9200 万美元的 C 轮融资和经过验证的飞行传统,该公司正在构建一个强大的光学星座,可以与客户卫星连接并在轨道上快速中继数据,直到到达地面站。每架飞机上的鸟类都使用兼容 SDA 的光学卫星间链路进行持续连接。

  开普勒旨在提供第一个商用光学星座。

  前两颗探路者卫星定于今年秋天发射。技术演示器将用于测试和验证功能并为第一批星座提供信息。

  激光的未来:天基通信的未来将依赖于激光链路来实现即时连接。政府需要实时分析国防数据,以便及时做出国家安全决策。卫星互联网、轨道站和月球栖息地等下一代商业企业将依赖于与地球的强大且现代的实时联系。

  激光链路中继星座有望彻底改变太空领域,成为通信基础设施的支柱,并促进太空探索和商业的进一步创新。

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