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美国宇航局的深空光学通信演示发送,接收第一批数据

2023-11-17 10:05:36  来源:激光网原创    

  DSOC是一项可以改变航天器通信方式的实验,它首次实现了“第一束光”,通过激光向月球以外的地方发送数据。

  美国宇航局的深空光通信实验已经将近红外激光发射到近1000万英里外的测试数据 - 大约是月球离地球的40倍 - 到加州理工学院帕洛玛天文台的黑尔望远镜。这是有史以来最远的光通信演示。

  乘坐最近发射的Psyche航天器,DSOC被配置为在为期两年的技术演示期间向地球发送高带宽测试数据,因为Psyche将前往火星和木星之间的主要小行星带。美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室负责管理DSOC和Psyche。

  11 月 14 日凌晨,该技术演示在其飞行激光收发器锁定在强大的上行链路激光信标上后获得了“第一盏灯”,该信标是从加利福尼亚州赖特伍德附近的 JPL 桌山设施的光通信望远镜实验室发射的。上行信标帮助收发器将其下行链路激光器瞄准帕洛玛,而收发器和地面站上的自动化系统则微调其指向。

  “实现第一缕曙光是未来几个月DSOC众多关键的里程碑之一,为能够发送科学信息、高清图像和流媒体视频的高数据速率通信铺平了道路,以支持人类的下一个巨大飞跃:将人类送上火星,”华盛顿NASA总部技术演示主任Trudy Kortes说。

  测试数据也通过上行链路和下行链路激光器同时发送,这一过程称为“闭合链路”,是实验的主要目标。虽然该技术演示没有传输 Psyche 任务数据,但它与 Psyche 任务支持团队密切合作,以确保 DSOC 操作不会干扰航天器的操作。

  “周二上午的测试是第一次完全整合地面资产和飞行收发器,需要DSOC和Psyche运营团队协同工作,”JPL的DSOC运营负责人Meera Srinivasan说。“这是一个艰巨的挑战,我们还有很多工作要做,但在很短的时间内,我们能够传输、接收和解码一些数据。”

  在取得这一成就之前,该项目需要检查其他几个里程碑,从拆除飞行激光收发器的保护盖到为仪器供电。与此同时,Psyche航天器正在进行自己的检查,包括为其推进系统提供动力和测试仪器,这些仪器将在2028年抵达小行星Psyche时用于研究它。

  第一盏灯和第一盏灯随着第一盏灯的成功亮起,DSOC团队现在将致力于改进控制系统,以控制收发器上下行链路激光器的指向。一旦实现,该项目就可以开始演示在距地球不同距离的情况下保持从收发器到帕洛玛的高带宽数据传输。这些数据采用比特的形式,编码在激光的光子中 - 光的量子粒子。在特殊的超导高效探测器阵列探测到光子后,使用新的信号处理技术从到达黑尔望远镜的单个光子中提取数据。

  DSOC实验旨在证明数据传输速率比当今航天器使用的最先进的射频系统高10到100倍。无线电和近红外激光通信都利用电磁波来传输数据,但近红外光将数据打包成更紧密的波,使地面站能够接收更多数据。这将有助于未来的人类和机器人探索任务,并支持更高分辨率的科学仪器。

  美国宇航局空间通信和导航计划高级通信和导航技术部主任Jason Mitchell博士说:“光通信对科学家和研究人员来说是一个福音,他们总是希望从他们的太空任务中获得更多,并将使人类能够探索深空。“更多的数据意味着更多的发现。”

  虽然光通信已经在近地轨道和月球上得到证明,但DSOC是深空的第一次测试。就像使用激光指示器跟踪一英里外移动的一角硬币一样,将激光束瞄准数百万英里需要极其精确的“指向”。

  该演示还需要补偿光从航天器传播到地球所需的时间:在Psyche离我们星球最远的距离,DSOC的近红外光子将需要大约20分钟才能返回。在这段时间里,航天器和行星都将移动,因此上行链路和下行链路激光器需要根据位置的变化进行调整。

  “实现第一缕曙光是一项巨大的成就。地面系统成功地从Psyche上的DSOC飞行收发器中探测到深空激光光子,“JPL的DSOC项目技术专家Abi Biswas说。“我们还能够发送一些数据,这意味着我们能够交换来自深空的'光位'。

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