NASA的Psyche赢得了首次深空激光中继

这艘飞往小行星的航天器在3.5年的旅程仅开始几周后就完成了“首次点亮”实验。
NASA Psyche spacecraft surrounded by engineers in lab
NASA的“灵神星”号航天器于2022年12月8日在佛罗里达州肯尼迪航天中心附近的Astrotech太空运营设施的洁净室内拍摄。可以看到DSOC的金帽飞行激光收发器,靠近中心,安装在航天器上。 NASA/Ben Smegelsky

尽管NASA的 “灵神星”号航天器 目前正飞往位于火星和木星之间的一颗独特、富含金属的小行星,但它还需要很长时间才能到达目的地。但研究人员并不打算等到其3.5年、2.8亿英里的旅程结束才充分利用该项目。即使在飞行不到一个月的时间里, “灵神星”号 已经取得了一些令人印象深刻的技术成就。

11月16日, NASA宣布 其搭载于“灵神星”号上的深空光通信(DSOC)实验在本周早些时候成功实现了“首次点亮”,向加州理工学院的帕洛马天文台发射了近红外激光,传输了携带数据的信号,距离近1000万英里。此外,DSOC操作员还能够“闭环”——这个关键过程是通过上行和下行激光同时传输测试数据。尽管这只是未来众多测试运行中的第一次,但它完成了NASA在开发未来太空旅行更强大通信工具方面正在进行的计划中的一个必要步骤。

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自20世纪50年代末以来,宇航员、地面机组人员和私营公司一直利用无线电波频率进行数据传输和通信,这得益于一个称为 深空网络 的全球天线阵列。随着NASA等组织计划在未来几十年内扩大人类在地球以外的存在,它们将需要从无线电系统转向红外激光等替代方案。此类激光不仅成本效益更高,而且能够在更短的波长内存储和传输更多信息。例如,DSOC开发更进一步的工作,有望实现比当今航天器无线电系统高10到100倍的数据传输速率。

“首次点亮是DSOC未来几个月众多关键里程碑之一,它为高数据速率通信铺平了道路,能够传输科学信息、高清图像和流媒体视频,以支持人类的下一次伟大飞跃:将人类送往火星,” NASA技术演示主管Trudy Kortes在 周四的公告 中表示。

NASA还指出,虽然类似的红外通信已经在 近地轨道 以及 往返月球 的距离上成功实现,但本周DSOC的里程碑标志着首次在深空中进行的测试。由于地球和“灵神星”号之间的距离相对遥远且不断增大,这项任务更加困难。在11月14日的测试中,数据从航天器传输到加州的科学家手中大约花了50秒。在其离家最远的地方,“灵神星”号编码数据光子将需要大约20分钟才能中继。这足以让地球和“灵神星”号在其各自的宇宙路径上进一步漂移,因此航天器和NASA上的激光阵列需要适应这些变化。未来的测试将确保陆地和深空技术能够胜任这项任务。

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一旦它成为新的常态,NASA太空通信和导航(SCaN)计划中先进通信和导航技术部门主任Jason Mitchell认为,光激光将为研究人员的空间任务数据收集带来“福音”,并将有助于实现未来的深空探索。
“更多数据意味着更多发现,” Mitchell在 NASA的公告 中表示。

 

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