最终,我们希望将万维网扩展到整个银河系,而 NASA 刚刚展示了一项可以提供帮助的关键技术,即通过激光将信息传送到近 1600 万公里或 1000 万英里的距离。
这大约是月球到地球的距离的 40 倍,这是首次跨越如此距离发送光通信。
传统上,我们使用无线电波与遥远的航天器通信,但更高频率的光(例如近红外)可以增加带宽,从而大大提高数据速度。
如果我们能够在没有明显延迟的情况下向火星发送高清视频消息或从火星发送高清视频消息,那么这就是我们需要的技术。
该测试是美国宇航局深空光通信(DSOC)实验的一部分,通信链路的成功建立被称为“第一束光”。
航天器和望远镜接触的插图。(美国宇航局喷气推进实验室)
“实现第一道曙光是未来几个月许多重要的 DSOC 里程碑之一,它为能够发送科学信息、高清图像和流媒体视频的更高数据速率通信铺平了道路,以支持人类的下一次巨大飞跃,”说Trudy Kortes,美国宇航局总部技术演示总监。
我们都依赖内置于光纤中的类似技术来进行地面高速通信,但在这里,它已被改编为在深空使用,以改进将信息传回地球的现有方法。
作为红外光,工程师可以轻松地以激光形式传输其波。这不会让光线移动得更快,但它确实会整理光束并将其限制在狭窄的通道内。这比无线电波散射所需的功率要少得多,而且更难拦截。
这并不意味着这是一项简单的任务。数据位被编码在激光器发射的光子中,这需要许多重型仪器(包括超导高效探测器阵列)来准备传输信息,并在另一端进行翻译。
另一个挑战是让系统实时调整其定位配置。在这项最新的测试中,激光光子从航天器到达望远镜需要大约 50 秒,并且在此过程中两者都在太空中疾驰。
建立连接的激光收发器位于Psyche 航天器上,该航天器正在进行为期两年的技术演示任务,前往火星和木星之间的小行星带。它与加利福尼亚州帕洛玛天文台的海尔望远镜取得了联系。
带有激光收发器的 Psyche 航天器带有金色盖子。(美国宇航局/本·斯麦格尔斯基)
Psyche 计划飞越火星,因此将继续进行测试,以完善和改进这种创新的近红外激光通信方法,并确保它达到所需的速度和可靠性。
NASA 喷气推进实验室 DSOC 运营负责人 Meera Srinivasan表示:“这是一项艰巨的挑战,我们还有很多工作要做,但在短时间内,我们能够传输、接收和解码一些数据。”