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NASA和合作伙伴实现空地激光通信链路 每秒可达200吉比特吞吐量

2023-05-12 12:01:02  来源:激光网原创    

  近日,NASA 及其合作伙伴实现了未来太空通信的又一个重要里程碑——在轨卫星与地球之间的空对地光链路上实现了每秒 200 吉比特 (Gbps) 的吞吐量,这是有史以来最高的数据速率通过光通信技术实现。

  这些数据速率是通过使用激光通信实现的,激光通信将信息打包到激光中的光波振荡中,而不是像大多数空间通信系统那样使用无线电波。

  该通信链路由 TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) 系统实现,该系统由 NASA 的探路者技术演示 3 (PTD-3) 卫星送入轨道,并超过了此前由同一团队在 2022 年 6 月展示的 100 Gbps 里程碑。有了这个通过快速连接,TBIRD 可以在经过地面站的六分钟内将数 TB 的测试数据发送到地球。一个 TB 相当于大约 500 小时的高清视频。

  “在 6 月份达到 100 Gbps 是开创性的,现在我们已经将数据速率提高了一倍——这种能力将改变我们在太空中通信的方式,”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的 TBIRD 任务经理 Beth Keer 说. “想象一下空间科学仪器的力量,当它们可以被设计成充分利用探测器速度和灵敏度的进步,进一步推动人工智能处理大量数据的能力时。激光通信是 NASA 的 TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD)系统

  麻省理工学院 TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD)

  将使未来的科学发现成为可能。”

  目前,美国宇航局最常用的太空通信技术是无线电,它发送数据的方式类似于无线电广播发送到汽车收音机或手机与手机信号塔通信的方式。鉴于 NASA 的目标是在月球上长期存在和未来前往火星的任务,更高效的通信对于任务的顺利运行和有效的科学至关重要。

  激光通信(也称为光通信)的超高速能力将使每次从太空传输更多数据成为可能。有关科学仪器可能正在研究的任何信息的更多信息——无论是另一个世界的图像、有关空间辐射的数据还是其他东西——意味着地球上的科学家有更多的数据可以研究,从而导致生活和生活所需的发现在其他世界工作。

  PTD-3 等立方体卫星因其成本效益和小尺寸而成为测试通信技术的理想航天器。PTD-3只有两个堆叠的麦片盒那么大,它携带的TBIRD有效载荷并不比普通的纸巾盒大。PTD-3 由加利福尼亚州欧文市的 Terran Orbital 为 NASA 建造和运营。TBIRD 有效载荷由位于马萨诸塞州列克星敦的麻省理工学院林肯实验室 (MIT-LL) 设计和建造。

  PTD-3 在 SpaceX 的 Transporter-5 共乘任务中从佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心发射进入轨道,并与地球围绕太阳的轨道同步,使得小卫星进入相对于太阳的“固定”位置。这意味着 PTD-3 能够每天两次同时通过地球上的地面站,因此 TBIRD 可以测试这个空对地通信链路。

  TBIRD 的数据传输里程碑是通过跨 NASA 中心及其他机构的合作实现的。位于马里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心与 MIT-LL 合作开发了 TBIRD 任务和概念,而位于加利福尼亚硅谷的 NASA 艾姆斯研究中心则开发和管理 PTD-3 计划和任务。

  除了建造 PTD-3 航天器外,Terran Orbital 还与麻省理工学院林肯实验室合作,将 TBIRD 有效载荷集成到航天器上,管理发射并操作航天器。地面站位于南加州 NASA 喷气推进实验室 (JPL) 的光通信测试实验室 (OCTL)。OCTL 目前支持多种光通信任务,并经过修改以适应麻省理工学院林肯实验室提供的 TBIRD 系统要求和独特的 TBIRD 通信地面硬件。

  随着 TBIRD 成功演示了激光通信作为将数据从太空传输到地面的实用工具,未来的 NASA 任务可以将这项技术集成到他们的设计中。来自太空的数据从未有比这更快的返回地球的路径。

  该技术演示是 NASA 空间运营任务理事会下的 NASA 空间通信与导航 (SCaN) 计划与 NASA 空间技术任务理事会下的小型航天器技术计划之间的合作伙伴关系。TBIRD 技术和有效载荷的开发由 SCaN 资助,PTD-3 演示任务是 PTD 任务系列的一部分,由小型航天器技术计划资助。

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