由美国宇航局戈达德太空飞行中心的凯瑟琳·绍尔拍摄
美国宇航局激光通信中继演示通过激光链路通信的图示
荣誉:美国宇航局戈达德太空飞行中心 美国宇航局的激光通信中继演示(LCRD)将使用激光通信系统将数据从太空传输到地球
下面是关于美国宇航局革命性的LCRD任务你需要知道的六件事
一个
激光通信将改变美国宇航局获取信息的方式 自从太空探索开始以来，美国宇航局就使用射频系统与宇航员和宇宙飞船进行通信
然而，随着空间任务生成和收集更多数据，对增强通信能力的需求也在增加
LCRD利用激光通信的力量，利用红外光而不是无线电波来编码和传输信息往返于地球
无线电波和激光红外光波都是电磁辐射的形式，其波长在光谱的不同点
任务将他们的科学数据编码到电磁信号中，然后发送回地球
用于激光通信的红外光不同于无线电波，因为它以更高的频率出现，允许工程师在每次传输中打包更多的数据
更多的数据会同时产生更多关于太空的信息和发现
利用红外激光，LCRD将在1
每秒2千兆位(Gbps)
以这样的速度和距离，你可以在一分钟内下载一部电影
作为太空测试计划(STP-3)任务的一部分，LCRD将作为托管有效载荷在国防部的航天器上飞行
LCRD将继续美国宇航局对激光通信的探索，以支持未来的月球和更远的任务
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心 2
激光通信将使航天器在一个下行链路中发送更多的数据 如果你生活在80年代末90年代初，你会记得地面互联网的拨号速度——缓慢而痛苦
将激光通信添加到航天器上，类似于人类使用高速互联网，使用光纤网络这样的技术:革命性的
如今，我们的家庭互联网连接允许高清视频、节目和内容几乎瞬间到达我们的屏幕
这在一定程度上是由于光纤连接通过塑料或玻璃电缆发送密集封装有数据的激光，创造了更快的用户体验
这个相同的概念——除去光纤电缆——被应用于天基激光通信，它允许航天器通过激光链路发送高分辨率图像和视频
有了激光通信，航天器可以在一次下载中一次性发回更多数据
美国宇航局和航空航天工业正在利用这些新的发展，创造更多的任务，使用激光来补充射频卫星
三
有效载荷有两个光学模块或望远镜，用于接收和发射激光信号 无线电波对光波信用:美国宇航局 LCRD是一颗中继卫星，有许多高度敏感的部件，可以提供更多的通信
作为中继站，LCRD消除了用户任务直接瞄准地球上天线的需要
LCRD有两个光学终端——一个终端接收来自用户航天器的数据，而另一个终端向地球上的地面站传输数据
LCRD的调制解调器将数字数据转换成激光信号，然后由中继的光学模块通过人眼不可见的编码光束传输
LCRD既可以发送数据，也可以接收数据，为任务数据在空间之间的流动创造了一条连续的路径
这些能力加在一起，使LCRD成为美国宇航局首个双向、端到端的光中继
这些只是组成LCRD有效载荷的一些部件，它们加起来有一个特大号床垫那么大
四
LCRD依赖于加州和夏威夷的两个地面站 一旦LCRD接收到信息并对其进行编码，有效载荷就会将数据发送到地球上的地面站，每个地面站都配备有接收光的望远镜和将编码光转换回数字数据的调制解调器
LCRD的地面站被称为光学地面站(OGS) -1和-2，位于南加州的桌山和夏威夷毛伊岛的哈雷卡ā火山上
LCRD从空间站向地球传输数据信用:美国宇航局/戴夫·瑞安 虽然激光通信可以提高数据传输速率，但当激光信号穿过地球大气层时，大气扰动(如云层和湍流)会干扰激光信号
选择OGS一号和OSG二号的位置是因为它们天气晴朗，位置偏远，海拔高
这些地区的大部分天气发生在山顶之下，相对晴朗的天空非常适合激光通信
五
LCRD允许政府、学术界和商业伙伴从地球同步轨道测试激光能力 LCRD将从地球同步轨道上证明激光通信系统的可行性——地球表面上方约22000英里
在支持其他任务之前，LCRD将花费两年时间进行测试和实验
在此期间，OGS一号和OGS二号将充当“任务”，将数据从一个站发送到LCRD，然后再向下发送到另一个站
LCRD将用美国宇航局、其他政府机构、学术界和商业公司的实验来测试激光功能
其中一些实验包括研究激光信号的大气扰动，以及演示可靠的中继服务操作
美国国家航空航天局的激光通信任务信用:美国国家航空航天局/戴夫·瑞安 这些测试将使航空航天界能够向LCRD学习，并为未来的实施进一步完善技术
美国国家航空航天局正在提供这些机会来增长激光通信的知识并促进其实际应用
在试验阶段之后，LCRD将支持空间飞行任务，包括将安装在国际空间站上的光学终端
这个终端将从船上的科学实验中收集数据，然后将信息传送到LCRD，再传送到地球
六
LCRD是许多令人兴奋的和即将到来的激光任务之一 LCRD是美国宇航局有史以来第一个激光通信中继系统
然而，有许多正在开发的任务将展示和测试额外的激光通信能力
太字节红外传输(TBIRD)立方体卫星有效载荷将展示200千兆位/秒的激光下行链路，这是激光通信数据速率的新记录
LCRD的第一个用户将是空间站上的综合LCRD低地球轨道用户调制解调器和放大器终端
ILLUMA-T将为轨道实验室提供1
2 Gbps数据速率，将正在进行的实验的高分辨率图像和视频传送到地球
猎户座阿尔忒弥斯二号光学通信系统(O2O)终端将实现地球和环绕月球旅行的阿尔忒弥斯二号宇航员之间的超高清红外光视频传输
2026年，普赛克任务将到达目的地——一颗距离地球超过1.5亿英里的小行星
普赛克将携带深空光通信(DSOC)有效载荷，针对深空探测带来的独特挑战测试激光通信
所有这些任务都将有助于航空航天界标准化激光通信，以便在未来的任务中实施
有了激光照明，美国宇航局可以从太空收集比以往任何时候都多的信息
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