24公里！激光稳定传输距离创新纪录

澳大利亚科学家在最新一期《物理评论快报》杂志上撰文称，其研发的激光系统创下了激光在大气中稳定传输距离的新纪录——2.4公里，稳定性为此前系统的100多倍。这一最新进展有助于科学家构建原子钟，验证相对论等物理学原理，测试与暗物质有关的理论以及帮助将探测器送入太空等。

科学家们一直渴望增加激光信号传输的距离，但目前这项技术受到自然环境，比如风等因素的限制。在本研究中，西澳大利亚大学科研团队建造的这款新激光器，实现了在2.4公里距离稳定传输信号，稳定性是此前系统的100倍。而且，这一激光器比原子钟还稳定。

该团队使用了一系列方法来保持激光束稳定传输，包括控制温度、降低噪音、通过自动调整装置固定设备等。在测试时，激光器从一栋建筑的五楼窗户向1.2公里外的一个地点发射一束激光，远处的目标由一个反射镜组成，可以将激光束反射回激光源附近的设备。在整个实验中，激光束稳定地传输了大约5分钟。

研究人员指出，一旦他们能够实现远程稳定发送激光信号，相关系统能被用于地面站和卫星或轨道飞行器之间的通信。他们还想用这种方式将原子钟连接起来，因为将地球表面的时钟与航天器上的时钟连接起来，可以测试爱因斯坦的广义相对论——太空中的时钟应该和地面上的时钟运行快慢不一致。

此外，稳定的激光传输还可用来改进将飞行器送入太空的技术，也可以创建一个非常大的原子钟网络，用于测试各种物理理论，包括与暗物质性质相关的理论。不过，研究人员也强调，此类激光系统必须不受风速和温度变化、云层湍流和地面运动的影响，而且传输距离必须足够远。

（记者刘霞）

来源： 科技日报

NASA 将测试激光通信技术，能以 12Gbps 速度发送数据

IT之家 12 月 4 日消息，从人类开始探索太空以来，NASA 一直都是使用无线电频率系统与宇航员和飞行器通信，但随着数据传输需求越来越大，旧系统已逐渐不堪负荷。对此，美国宇航局（NASA）即将进行的激光通信中继演示（Laser Communications Relay Demonstration）可能会彻底改变该机构与整个太阳系的未来任务进行通信的方式。

据 NASA 称，新的激光通信系统可以带来更多来自太空的高清视频和照片。该任务将于 12 月 5 日从佛罗里达州卡纳维拉尔角作为美国国防部空间测试计划卫星 6 号上的有效载荷发射，发射窗口将在美国东部时间上午 4:04 至 6:04（北京时间 17:04 至 19:04）保持开放。

自 1958 年以来，美国宇航局一直使用无线电波与宇航员和太空任务进行通信。虽然无线电波之前也能完成任务，但太空任务正变得越来越复杂，收集的数据也比以前更多。

激光通信系统将从与地球自转同步的轨道上向地球发送数据，距离地球表面 35,406 公里，数据传输速度为 1.2Gbps，相当于在一分钟内下载一部完整的电影。

这将提高数据传输率，比无线电波快 10 到 100 倍。我们的眼睛看不见的红外激光，其波长比无线电波短，因此它们可以一次传输更多的数据。使用目前的无线电波系统，需要九个星期才能发回一张完整的火星地图，但激光系统可以在九天内完成。

激光通信中继演示是美国宇航局的第一个端到端激光中继系统，它将在太空和位于加州 Table Mountain 和夏威夷哈雷阿卡拉的两个光学地面站之间发送和接收数据。这些站点有望远镜，可以接收来自激光的光线并将其转化为数字数据。与无线电天线不同，激光通信接收器的体积可以缩小到只有 1/44 的体积。因为卫星既可以发送也可以接收数据，所以它是一个真正的双向系统。

对这些地面激光接收器的一个干扰是大气干扰，如云层和湍流，这可以干扰通过我们大气层的激光信号。选择这两个接收器的位置时考虑到了这一点，这两个接收器在高海拔地区，通常有晴朗的天气条件。

一旦系统到达轨道，位于新墨西哥州拉斯克鲁斯的操作中心的团队将启动激光通信中继演示，并向地面站发送数据。该任务预计将用两年时间进行测试和实验，然后开始用于太空任务，包括未来将安装在国际空间站的光学终端，将能够把空间站上的科学实验数据发送到卫星上，卫星将把它们转发回地球。

该演示作为一个中继卫星，还可以帮助减少未来航天器的通信尺寸、重量和功率要求。这意味着未来的任务可以降低发射成本，并有空间容纳更多的科学仪器。

IT之家了解到，目前正在开发的其他可能测试激光通信能力的任务包括猎户座阿特米斯 II 光学通信系统，该系统将允许美国宇航局和阿特米斯宇航员在月球上冒险时进行超高清视频传输。

而 2022 年发射的 Psyche 任务，将于 2026 年到达小行星目的地。该任务将研究一个超过 1.5 亿英里（2.41 亿公里）的金属小行星，并测试其深空光通信激光器，将数据传回地球。

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