NASA利用激光链路以25Mbps的速度将数据在太空中传输了14亿英里

美国宇航局的Psyche任务于2023年10月13日发射升空，目标是探索行星核心的起源，并研究名为16 Psyche的金属小行星。飞船计划于 2029 年抵达这颗同名小行星。在此期间，美国宇航局计划利用这段时间测试新型激光光通信技术。

美国国家航空航天局（NASA）确认了其Psyche航天器深空光通信（DSOC）实验的一个重要里程碑。这项技术演示旨在测试地月系统以外基于激光的数据链路。据NASA报告，在与航天器的无线电频率发射器集成后，DSOC模块成功地从超过1.4亿英里（2.26亿公里）的距离传输了一份工程数据。

DSOC 的激光收发器实现了每秒 25 兆比特的数据传输速率，向地球上的下行链路站发送数字比特。NASA喷气推进实验室的 Meera Srinivasan 解释说，在 4 月 8 日的一次轨道飞行中，团队下载了大约 10 分钟的重复航天器数据。

在三周前，NASA的工程师们还只是通过DSOC发送测试和诊断数据。传输实际工程数据是该项目的一个重要里程碑，表明光通信可以有效地与航天器的主要无线电通信系统对接。

目前，Psyche 依靠传统的无线电技术向地球传输数据，而 DSOC 则代表着通信速度的潜在飞跃。NASA开发了这项技术演示，以实现比目前最先进的无线电频率系统快 10 到 100 倍的数据传输速率，尽管在距离较远的情况下传输速率可能会降低。

2023年12月11日，当Psyche距离地球1900万英里（3100万公里）时，NASA的DSOC实现了267 Mbps的最大数据传输速率。最近于 4 月 8 日进行的测试实现了 25 Mbps 的最高速率，鉴于 NASA 预计在这一距离上的速率仅为 1 Mbps，这次测试仍然被认为是一次重大的成功。

美国国家航空航天局已经证实，JPL Psyche 小组正在对 DSOC 系统的能力进行有价值的深入研究。不过，需要注意的是，激光空间通信需要晴朗的天空和有利的天气条件才能成功建立链路。相比之下，较慢的无线电通信对天气条件的依赖性较低。因此，在不久的将来，像 DSOC 这样的激光系统不太可能完全取代射频系统。

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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