與傳統衛星通信使用的射頻信號相比,雷射通信傳輸速度更快、安全性更高、成本更低,為了讓未來太空任務更靈活,NASA正在將這項技術集成至太空。隨著ILLUMA-T衛星抵達國際空間站,準備與LCRD衛星完成端到端雷射傳輸測試,NASA將展示更高數據傳輸速率對低地軌道任務的好處。
傳統衛星、飛行器通信依靠射頻(RF)信號,但這些信號易受黑客攻擊,且數據傳輸速率逐漸難以應對需求,因此以雷射光作為基礎的衛星通信興起,旨在解決上述缺點,比如帶寬比射頻系統增加10~100倍,且對衛星尺寸、重量、功率等要求降低,能為太空任務帶來明顯好處。
2021年12月7日,NASA的LCRD中繼衛星隨美國國防部STPSat-6衛星發射升空,準備好通過紅外雷射器傳輸數據,在迎接第一個「客戶」之前,它正不斷練習與地面站雙向發送數據。
LCRD衛星工作示意圖。(Source:NASA)
未來太空任務可以先向位於地球靜止軌道的LCRD衛星發送數據,再由LCRD作為雙向端到端「中繼站」把數據轉發至指定地面站,如此一來,這些太空任務就不需直接與地球天線對接,從而得以增加通信覆蓋範圍。
而LCRD衛星的第一個客戶是ILLUMA-T(Integrated LCRD Low-Earth-Orbit User Modem and Amplifier Terminal)衛星,後者已於日前抵達國際空間站,準備與前者合作完成NASA第一個端到端雷射通信系統測試。
ILLUMA-T通過雷射與LCRD通信、再由後者將數據傳回地面站的路徑圖。(Source:NASA)
NASA表示,ILLUMA-T衛星將接收國際空間站儀器的高解析度科學數據,通過光鏈路以1.2 Gbps速率發送這些數據給LCRD衛星,LCRD再以相同速率將數據傳至地面站,最後從地面站傳回任務中心。
更高的傳輸速率可以在一次傳輸中將更多照片、影片送回地球,雖然ILLUMA-T不是第一個在太空測試雷射通信的任務,但使NASA更接近該技術實際應用,且太空雷射通信系統比射頻通信設備更小、更輕、更省電,能為火箭騰出空間放置更多科學有效載荷。
(首圖來源:NASA)