作者马修·D
彼得斯，美国宇航局戈达德太空飞行中心 图为LCRD号有效载荷向夏威夷州哈雷卡拉的OGS 2号发射光信号
信用:NASA 利用红外激光传输数据的光通信有可能帮助美国宇航局向地球返回比以往更多的数据
这项技术对探索和地球科学任务的好处是巨大的
为了支持演示这项技术的任务，美国国家航空航天局最近在夏威夷的哈雷卡拉安装了最新的光学地面站
被称为光学地面站2 (OGS-2)的最先进的地面站是将要建造的两个光学地面站中的第二个，这两个光学地面站将收集由美国宇航局的激光通信中继演示(LCRD)传输到地球的数据
这项开创性的任务将于2021年初发射，它将是美国宇航局第一个运行中的光通信中继系统的关键
虽然美国航天局的其他努力使用了光通信，但这将是美国航天局第一个完全使用光的中继系统，使美国航天局有机会测试这种通信方法，并从其实施中吸取宝贵的经验教训
中继卫星在科学和探索任务与地球之间建立了重要的通信联系，使这些任务能够向国内的科学家和任务管理人员传输重要数据
虽然光通信为任务提供了许多优势，但它也可能被云层等大气干扰所干扰
OGS 2号被选在夏威夷是因为那里的天空晴朗，但是坏天气仍然会发生
在阴天，LCRD在传输数据之前必须等待
为了避免延误，服务可能会转移到美国宇航局喷气推进实验室开发的另一个地面站；OGS 1号，位于加利福尼亚州的桌山
为了监测云的覆盖范围并确定是否需要OGS 1号，商业伙伴诺斯罗普·格鲁曼公司提供了一个大气监测站，在该站观察天气状况
这个监测站几乎一周七天、一天24小时自动运行
LCRD和OGS 2号将展示作为通信中继的光学或激光通信的众多能力
光通信为任务提供了显著的好处，包括数据速率比可比的射频通信系统提高了10至100倍
这种增加意味着更高分辨率的任务数据，让科学家对我们的星球和太阳系有更详细的了解
好处还包括减少电力需求、尺寸和重量，这意味着更长的电池寿命、航天器上更多仪器的更大空间以及由于更轻的有效载荷而在发射时潜在的成本节约
OGS 2号光学望远镜圆顶
信用:NASA 马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的LCRD首席研究员戴夫·伊斯雷尔说:“LCRD及其地面站将展示光通信作为中继，这意味着任务将能够从轨道上的点传输数据，而无需地面站的直接视线。”
“2013年，美国国家航空航天局的月球激光通信演示使用要求直接瞄准的系统进行光学通信，创造了月球空间通信带宽记录
" 美国宇航局的空间网络管理OGS 2号的集成、测试和运行，最终将运行LCRD
空间网络监管着美国国家航空航天局的通信卫星群，被称为跟踪和数据中继卫星，以及它们相关的地面站，包括新墨西哥州白沙的白沙基地
该网络通过无线电频率向低地球轨道上的任务提供持续的通信服务
虽然无线电频率在未来很长一段时间内将继续用于空间通信，但许多任务日益增长的通信需求要求更高的数据速率
OGS 2号的安装是政府、商业和学术机构共同努力的结果
麻省理工学院的林肯实验室提供了测试和诊断终端，它由三部分组成:光学子系统、数字子系统和控制器电子设备
这三个组件发送、接收和处理往返于LCRD的光信号
通过LCRD及其两个地面终端的发展，光通信可能对未来地球和我们太阳系的知识产生深远的影响
由于数据速率的提高，装有光通信系统的航天器将有效地使增强的数据，如高分辨率视频，更快地返回地球
有了这些数据，科学家们将更近距离地观察我们的宇宙，有可能发现令人兴奋的新发现
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