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第12章 光的新解(2/3)

作者:單純至深字數:6550更新時間:2024-03-29 04:07:43

    未來NASA還將有40個航天發射任務,每個任務都需要占用DSN一定的時間。更重要的是,其中一些發射任務為載人航天任務,這些任務將會搭載高清視頻設備以及監控航天員生命體征的實時檢測設備。NASA不想因為一顆商業性的小型衛星CubeSat而遲滯這些為NASA重返月球而做的準備工作。像是CubeSat這類的小型衛星能夠傳輸各種類型的科學數據,並提供互聯網連接,但是人類已經將很多這類衛星發射到了近地軌道上了。

    “對於科學任務來說,項目的遲滯也許可以被接受,但對於NASA的載人任務,我們需要全力以赴,”SCaN項目主管傑森·米切爾(Jason Mitchell)表示,“隨著重返月球和登陸火星計劃的不斷推進,計劃中NASA宇航員所需要的東西也會隨之增加。我們每天可能會發送數TB的數據。”

    在激光通訊設備近期的實機測試中,研究人員試圖利用激光攜帶比無線電波更多的信息。在電磁波譜中,近紅外部分的光學波長非常小,接近納米量級,頻率也非常高,因此可以在同等空間尺度下承載更多信息,並將數據傳輸速率提高10到100倍,這是無線電波無法實現的。

    “這就是為什麽光通訊技術適合發展成為未來深空探測的重要通訊技術”米切爾說,“光通訊技術所能達到的通訊帶寬非常大”。

    NASA將首次在深空中測試激光通信技術。可見光的頻率比無線電頻率更高,因此每秒可以攜帶10到100倍於無線電信號的信息。(底部圖表的左側比較了無線電波攜帶的數據量(白色方框),右側比較了近紅外激光攜帶的數據量。)激光信號(紅色)的通訊範圍比無線電信號(淺藍色)窄得多,這可以增強空間通信的安全性,但信號的傳輸對微小的對齊誤差非常敏感。圖片源自: NASA / GODDARD SPACE FLIGHT CENTER。

    相比於能夠實現同樣帶寬的無線電係統,激光係統體積更為小巧,同時需要的功率更少。通訊係統的能耗是深空探測中需要考慮的另一個重要因素,因為航天器從地球出發,在沒有補給的情況下,需要維持能夠飛行數億英裏所需的通訊時間。

    在過去的十年裏,從近地軌道到月球,NASA在不斷測試驗證這項新技術。Psyche上搭載的激光通訊設備將能夠在深空首次測試這項技術,這是一個重要的裏程碑,因為光通信確實存在缺點。由於激光的單向性很強,光束很窄,因此必須非常準確地指向地球上的接收器。隨著激光設備與地球之間距離的增加,保持激光的指向位置不變成為研究的難點。 本章尚未完結,請點擊下一頁繼續閱讀---->>>

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