跨越 1600 万公里的第一束光，NASA 完成首次深空光学通信演示

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11月17日的这一消息标志着美国宇航局（NASA）在太空通信领域的一个重大突破。他们启动的深空光通信（DSOC）项目，不仅代表着太空通信技术的进步，也预示着未来太空探索的新可能性。11月14日发射的“第一束光”，实际上是一次历史性的尝试，通过激光通信超越了传统无线电波的局限，实现了超出地月距离的通信。这项技术的成功运用不仅增强了长距离太空通信的可行性，而且为未来深空探测任务提供了一种更高效、更可靠的通信方式。此外，与传统无线电通信相比，激光通信具有更高的数据传输速率和更好的安全性，这对于传输大量太空探测数据至关重要。

2022年12月8日，这个日子对于美国宇航局（NASA）和整个航天界来说具有重要意义。在这一天，NASA的Psyche航天器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中亮相，吸引了广泛关注。特别值得注意的是，航天器上装备的DSOC金顶飞行激光收发器。这个收发器不仅是DSOC项目的核心部分，也是未来深空通信的关键技术。它的设计和安装位置，紧靠航天器中心，显示了这种通信系统在航天器整体设计中的重要性。DSOC激光收发器的成功展示，不仅展现了NASA在激光通信技术方面的先进性，还凸显了未来航天器设计中，高效通信系统的重要角色。这种激光通信技术比传统无线电波更高效，能够在深空探测任务中实现更远距离、更高速度的数据传输，为探索更遥远的宇宙提供了技术保障。

美国宇航局的深空光通信（DSOC）项目达到了一个惊人的里程碑。该系统当前距离地球约1000万英里（约1600万公里），这个距离相当于地月距离的40倍。这一事实本身就令人震撼，因为它突破了以往通信技术的极限。DSOC系统成功地将“第一束光”发送到这样一个遥远的距离，它被接收在位于美国加利福尼亚州圣地亚哥县的加州理工学院帕洛玛天文台的黑尔望远镜中。这个成就不仅是技术上的突破，而且对于深空探索意义重大。激光通信技术能够在如此长的距离上保持通信连接，显示出比传统无线电波更高的稳定性和效率。这为未来可能的深空任务提供了一种全新的通信方法，使我们能够更远距离地发送和接收数据，从而深入了解宇宙的秘密。此外，这项技术的成功运用，也为地球与未来深空探测器之间的高速数据传输铺平了道路，这对于科学研究和探索具有非凡的价值。

2022年12月8日，美国宇航局（NASA）的Psyche航天器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中进行了展示，这是一个值得关注的里程碑。Astrotech设施被精心选择，因为它为航天器的最后组装、测试和发射前准备提供了理想的环境。在这次展示中，一个关键的亮点是航天器上搭载的深空光通信（DSOC）的金顶飞行激光收发器。这个收发器，位于航天器的中心位置，显示出其在整个航天器设计中的核心地位。它的设计和布局不仅确保了最佳的性能和效率，还体现了在复杂航天器系统中实现高精度通信技术的挑战。金顶飞行激光收发器的使用是NASA在深空通信技术领域的一个重大进步，它将使长距离的太空探测任务在传输数据和保持通信方面更为高效和可靠。

美国宇航局的深空光通信（DSOC）项目，在太空通信历史上标志着一个重大的飞跃。目前，DSOC距离地球约1000万英里（约1600万公里），这一距离是地月距离的40倍。这个距离的巨大挑战在于它对通信技术的精度和稳定性提出了前所未有的要求。DSOC成功地将“第一束光”传送到这个遥远的距离，并被美国加利福尼亚州圣地亚哥县加州理工学院的帕洛玛天文台的黑尔望远镜成功接收。黑尔望远镜的参与不仅因其先进的天文观测能力，而且也因为它在接收精密数据方面的高效性。这一壮举不仅展示了激光通信技术在处理极远距离通信时的可靠性，还为未来的深空探索任务提供了一种新的、更高效的数据传输方法。

DSOC项目的另一个关键里程碑是它与最近发射的Psyche航天器的结合。这艘航天器的目的地是火星和木星之间的主要小行星带，它承载着为期2年的科学考察任务。这个任务的核心是测试和验证向地球发送高带宽数据的能力。高带宽数据传输在深空探测中至关重要，因为它允许从航天器传输大量的科学数据，包括详细的图像和复杂的科学测量，这对于理解太阳系的更遥远部分至关重要。美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室（JPL）承担着管理DSOC和Psyche项目的重任。JPL在航天技术和探索任务中拥有丰富的经验和专业知识，使其成为这一具有挑战性任务的理想管理者。JPL的参与确保了项目的高标准和科学的严谨性，同时也代表了NASA在深空探索和通信技术领域的最新发展。通过这些先进的项目，NASA不仅在推动科学界的界限，而且也在不断增强我们对太空的了解和探索能力。

DSOC项目在11月14日凌晨达到了一个重要的里程碑，成功发出了第一束光。这个事件之前的一个关键步骤是其飞行激光收发器的激活。这个装置，安装在Psyche航天器上，是一个高端的技术创新，具备发送和接收近红外信号的能力。这种能力对于深空通信至关重要，因为近红外波段的信号能更有效地穿透太空中的各种干扰。此次发射的上行链路激光信标是从位于加州帕萨迪纳的JPL（喷气推进实验室）的桌山设施光通信望远镜实验室发射的。这个信标的锁定对于整个通信过程来说至关重要，因为它为飞行激光收发器提供了一个明确的参考点，确保了其下行链路激光器能够准确地瞄准地球。这一过程的成功不仅展示了DSOC在太空通信领域的先进技术，也证明了激光通信在深空任务中的可行性和重要性。

在DSOC系统中，上行信标扮演着至关重要的角色。它不仅指导了飞行激光收发器将其下行链路激光器精确地瞄准目标，也就是位于加州的帕洛玛天文台，而且确保了整个通信过程的高精度和效率。这个过程中，飞行激光收发器和地面站上的自动化系统共同协作，对激光器的指向进行微调。这种微调是必要的，因为即使是微小的位置或方向的偏差也可能导致通信信号的丢失。自动化系统在这里发挥着关键作用，它可以实时监测和调整激光的指向，确保信号传输的连续性和准确性。这种精确对准和自动调整的能力，体现了NASA在深空通信技术方面的先进性，特别是在处理极端距离和复杂环境条件下的通信挑战。

华盛顿NASA总部的技术演示主任Trudy Kortes的声明，进一步强调了DSOC项目实现第一束光的重大意义。她指出，这一成就是未来几个月中DSOC众多关键里程碑之一，它不仅代表了技术上的突破，更为高速率的数据通信铺平了道路。这种高数据速率通信的实现对于发送科学信息、高清图像和流媒体视频至关重要，特别是在涉及深空探索的复杂任务中。这些高质量的数据对于理解和分析太空环境和行星特性非常重要。Kortes的话还预示了这项技术对未来太空任务的深远影响，特别是对实现人类的下一个巨大飞跃——将人类送上火星的任务。激光通信技术的成功应用，将极大提高与深空探测器的数据交换效率，为人类在火星及其他星球的长期驻留和探索提供了关键的通信支持。这不仅是一个技术上的进步，更是人类探索宇宙之路上的一个重要步骤。

Psyche 探测器通过激光束从 226 亿公里的距离与地球通信

Psyche 探测器通过激光束从 2.26 亿公里的距离与地球通信 - 速度达到 25 Mbps

美国宇航局报告说，4月8日，他们通过光学通道进行了另一次深空通信测试。光学应该使与遥远站，特别是未来火星基地的通信速度成倍增加。为此，美国宇航局的Psyche探测器携带了一个实验性激光设施。与探测器的通信会话发生在它距离地球2.26亿公里时，这比太阳和地球之间的距离大一倍半。

图片来源：美国宇航局

根据开发人员的预期，Psyche上的实验装置在数亿公里外的太空中光通信速度应至少为1 Mbit/s。 事实上，探测器发射器的激光在近红外范围内工作，以25 Mbps的速度向地球传输数据包，这让任务团队感到非常惊讶。这比任何言语都更能证明深空光通信的概念基本上是正确的，并且正在成功实施。至少在实验装置中。

在更近的距离上，光通信的速度明显更高。例如，与Psyche的第一次光通信发生在它飞离地球3100万公里时。 在这个距离上，来自太空的数据传输速度达到267 Mbit/s。例如，韦伯望远镜与地球的射频链路为28 Mbps。

Psyche 激光收发器单元并非设计用于将科学数据从探测器传输到地球。为了演示和测试光通信的能力，视频和其他数据被记录在地球上。然而，探测器团队能够通过光学通道复制来自探测器上的工程数据片段的传输，同时这些数据通过主无线电信道传输。因此，美国宇航局能够宣布，来自深空航天器的工程数据首次通过光学传输。

还进行了另一项实验，其中一个地面站通过强大的激光向探测器传输了一大包数据，探测器将其传输回另一个地面站（加利福尼亚州圣地亚哥县加州理工学院帕洛玛天文台的望远镜）。数据包进行了往返旅行，在太空中飞行了4.5亿公里。 最后，测试了通过两个站（两个遥远的望远镜）同时接收来自Psyche的光信号的可能性。这种能力可以提高数据传输速度（大概通过降低错误率），并且即使其中一个接收站上空是多云的，也可以提供通信通道，这将成为激光器无法穿透的墙。

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