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美宇航局建地月超高速网络 惊人传输达622M/S

http://www.kexue.com 2014-02-21 09:43:16 新浪科技  发表评论

宇航局正计划放弃原始的无线电通讯技术,开始用激光进行太空通讯。LLCD实验装置安装在宇航局的月球大气与尘埃环境探测卫星上
宇航局正计划放弃原始的无线电通讯技术,开始用激光进行太空通讯
欧洲航天局的光学地面站,美国宇航局的“月球激光通讯演示”(以下简称LLCD)实验采用的月球激光通讯光学地面系统就座落于此
欧洲航天局的光学地面站,美国宇航局的“月球激光通讯演示”

  据国外媒体20日报道,美国宇航局(NASA)和麻省理工学院在地球与一颗环绕月球轨道的卫星之间建立了超高速网络连接,速度达到每秒622M,超过地球上的绝大多数网络用户。研究小组承认这一传输速度让他们感到吃惊,能够为用于其他卫星和行星的3D视频传输和远程遥控机器人探索任务铺平道路。

  这项超高速网络连接实验名为“月球激光通讯演示”(以下简称LLCD),于2013年10月上演,通过激光从一颗环绕月球的卫星向地球传输数据,速度达到每秒622M。相比之下,当前用于太空通讯的无线电频率系统的传输速度只有这一速度的几十分之一。林肯实验室LLCD设计组负责人堂-伯罗森表示:“这是一个令人惊异的通讯系统。”在美国国际光电学工程协会(IEEE)主办的西部光电展上,伯罗森公布了实验结果。

  《Spectrum IEEE》杂志报道称,宇航局和林肯实验室对这个地月之间的双向激光通讯系统进行了大约一个月的测试。伯罗森说:“我们很满意这一系统的表现。这种概念是正确的。这一系统也非常可靠。我们认为它已经做好准备。”

  宇航局的下一项激光通讯任务——激光通讯中继演示(以下简称LCRD)将于2017年发射,旨在地球和一颗地球同步卫星之间建立激光连接,速度将达到每秒1G。地球同步卫星与地球之间的距离只有地月距离的十分之一。LCRD将运转5年,用以验证激光通讯技术的可靠性。除了可用于传输高清视频外,激光通讯系统还允许人类远程遥控机器人,用于执行小行星采矿或者在月球上建造基地等任务。

  LLCD是宇航局的第一个双向激光通讯系统。LLCD项目负责人堂-考恩维尔指出:“LLCD实验的目标是验证这项技术,提高科学家对这项技术的信心并在未来实施的任务中考虑采用这项技术。我们甚至可以打造一个基于激光的系统,用于在小行星上执行机器人探索任务。激光通讯系统可用于向地球传输3D高清视频,为地面上的控制人员提供远程呈现画面。”

  自实施太空探索计划以来,宇航局便一直使用无线电通讯技术。但随着所需传输的数据量的增加,这项通讯技术已经接近极限。宇航局表示激光通讯所能受到的干扰更少,干扰是无线电通讯技术的另一个劣势。考恩维尔表示:“LLCD在设计上采用体积较小的发射机,耗电量比先进无线电系统少25%,但所能传输的来自月球的数据量却是后者的6倍。与无线电相比,激光更加安全,同时不易受干扰影响。”


  LLCD实验装置安装在宇航局的月球大气与尘埃环境探测卫星(以下简称LADEE)上。LADEE任务为期100天,由宇航局的艾莫斯研究中心设计制造,同时还负责测试和操控。LADEE卫星花费30天时间进入月球轨道,进入月轨后不久正式投入服役,共服役30天。LLCD实验的主要目标是每秒从月球向地球传输数亿比特数据,相同于100个高清电视频道传输的数据。实验中,科学家还会从地球向LADEE传数数据,测试数据接收能力,每秒将传输数千万比特数据。宇航局位于新墨西哥州的白沙试验场负责向LLCD传输数据和接收LLCD传出的数据。

  麻省理工学院的一支研究小组设计制造了LLCD,同时负责LLCD的测试和操控。LLCD控制中心有两个可选地点,一个是宇航局位于加利福尼亚州的喷气推进实验室,只负责接收数据,另一个由欧洲航天局提供,座落于西班牙的特纳利夫岛,负责进行双向通讯。考恩维尔表示:“多个地点有助于大幅降低受到云层干扰的可能性。”

  宇航局科学家认为激光通讯技术的另一个更令人兴奋的应用是在地球轨道以外的太空。过去,宇航局曾尝试使用激光通讯技术向木星、火星和水星轨道的太空探测器的成像设备传输少量数据。最近,宇航局向环绕月球轨道的月球侦察轨道器传输了一幅图像——达芬奇的名画《蒙娜丽莎》。考恩维尔指出:“传输《蒙娜丽莎》时的速度只有每秒几百比特。LLCD将成为宇航局的第一个真正意义上的光学通讯系统,数据传输速度远远超过传统通讯技术。”(孝文)

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