NASA將強(qiáng)大的激光射向太空,用激光在地面與國際空間站之間傳輸網(wǎng)絡(luò)信號,網(wǎng)速比寬帶快100倍。NASA希望能在地面與空間站之間建立激光連接通道,傳輸速度可以達(dá)到1Gbps,普通家庭寬帶很難有這么高的速度。
有了激光網(wǎng)絡(luò)之后,空間站可以傳輸3D視頻,還可以通過高清圖像遠(yuǎn)程控制機(jī)器人探索月球及其它星球。
NASA開發(fā)的系統(tǒng)名叫“Laser Communications Relay Demonstration”(簡稱LCRD),它會從Goddard太空飛行中心(Goddard Space Flight Centre)送入太空,該飛行中心位于美國馬里蘭州Greenbelt。按照設(shè)計(jì)LCRD可以運(yùn)行2年至5年。
為了接收信號,NASA在加州Table Mountain和夏威夷安裝兩個終端設(shè)備,上面配有激光調(diào)制解調(diào)器。研究人員將會在兩個站點(diǎn)之間測試LCRD的通信功能,包括發(fā)送和接收信息的能力。LCRD定位于軌道之上,與地球旋轉(zhuǎn)保持同步。
按照計(jì)劃,LCRD將會在2019年夏天送入太空,2021年NASA還會建造一個終端,專門為國際空間站提供服務(wù)。
NASA空間技術(shù)任務(wù)指揮部(Space Technology Mission Directorate)首席助理史蒂夫·尤克其爾(Steve Jurczyk)說:“執(zhí)行近地和深空任務(wù)時,NASA想用光來通信,LCRD正是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的下一步。該技術(shù)有望為太空通信帶來變革。”
激光通信又叫作光通信,它將數(shù)據(jù)編碼,放進(jìn)光線中。數(shù)據(jù)會在航天器與地球電腦之間傳輸。與現(xiàn)有射頻通信系統(tǒng)相比,激光通信系統(tǒng)的速度快了10-100倍。LCRD的目標(biāo)是讓網(wǎng)速達(dá)到1Gbps。
在地表光纖中,網(wǎng)速的確可以達(dá)到1Gbps,不過要讓大多數(shù)家庭使用這么快的網(wǎng)絡(luò)可能還要等10年。
不只如此,LCRD系統(tǒng)的尺寸也比射頻系統(tǒng)小很多,重量更輕,耗電更少。如果人類準(zhǔn)備探索月球、火星甚至更遠(yuǎn)的地方,這些因素相當(dāng)重要。
NASA還要測試系統(tǒng)的長期可靠性,畢竟系統(tǒng)要在各種不同的環(huán)境和操作條件之下運(yùn)行。之前NASA開發(fā)過LLCD系統(tǒng)(Lunar Laser Communications Demonstration),LCRD正是以LLCD作為基礎(chǔ)開發(fā)的。
2013年,NASA曾經(jīng)發(fā)射月球大氣塵埃及環(huán)境探測器,上面安裝了LLCD系統(tǒng),事實(shí)證明,激光通信在太空很實(shí)用。2013年10月,NASA做過測試,將數(shù)據(jù)從月球航天器軌道發(fā)送到地球,速度達(dá)到622Mbps。
LCRD系統(tǒng)包含了兩個獨(dú)立的光學(xué)終端,中間用一個名叫“太空轉(zhuǎn)換單元”(space switching unit)的組件連接,它相當(dāng)于數(shù)據(jù)路由器。太空轉(zhuǎn)換單元還與下行射頻組件連接。
調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為激光或者射頻信號,還可以將它復(fù)原。一旦數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為激光,光模組就會用光線將數(shù)據(jù)傳回地球。接收或者傳輸數(shù)據(jù)時,模塊必須完美對準(zhǔn)??刂齐娮幽K會對制動器進(jìn)行調(diào)節(jié),幫助對準(zhǔn)位置,穩(wěn)定望遠(yuǎn)鏡,即使航天器移動或者振動也不會影響傳輸。