NASA的DSN混合天线开启了深空激光通信的新时代

NASA的DSN混合天线开启了深空激光通信的新时代 位于美国国家航空航天局加利福尼亚州金石综合体的第 13 号深空站是该局深空网络的一部分，它是一个加装了光学终端的实验性天线。这一概念验证首次同时接收来自深空的射频和激光信号。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院美国国家航空航天局（NASA）的"Psyche"号宇宙飞船在深空飞行时，一根实验天线接收到了它发出的射频和近红外激光信号。这表明，美国国家航空航天局深空网络（DSN）通过无线电波与航天器通信的巨型碟形天线有可能改装为光学或激光通信天线。通过将更多数据打包传输，光通信将实现新的空间探索能力，同时随着网络需求的增长为 DSN 提供支持。13 号深空站光学终端的特写显示了七个六角形反射镜，用于收集 DSOC 下行链路激光器发出的信号。反射镜将光线反射到正上方的照相机中，然后信号通过光纤系统传送到探测器。图片来源：NASA/JPL-Caltech自2023年11月以来，这个34米（112英尺）长的射频-光学-混合天线一直在跟踪NASA深空光通信（DSOC）技术演示的下行激光。该技术演示的飞行激光收发器（见下图）与该机构于 2023 年 10 月 13 日发射的Psyche 航天器一起飞行。混合天线位于加利福尼亚州巴斯托附近的 DSN 的金石深空通信综合体，不属于 DSOC 实验的一部分。DSN、DSOC 和 Psyche 由位于南加州的 NASA 喷气推进实验室管理。2021 年 4 月，深空光通信（DSOC）技术演示的飞行激光收发器在位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室展示，随后被安装在其盒式外壳内，该外壳后来与美国宇航局的 Psyche 航天器集成在一起。收发器由一个向地球发送高速率数据的近红外激光发射器和一个接收地面发送的低速率数据的灵敏光子计数相机组成。收发器安装在一个由支柱和致动器组成的组件上如图所示该组件用于稳定光学器件，使其不受航天器振动的影响。图片来源：NASA/JPL-CaltechJPL的DSN副经理艾米-史密斯（Amy Smith）说："自技术演示发射后不久，我们的混合天线就能够成功、可靠地锁定和跟踪DSOC下行链路。它还接收到了Psyche的射频信号，因此我们首次展示了同步射频和光频深空通信"。2023 年末，混合天线以每秒 15.63 兆比特的速度从 2000 万英里（3200 万公里）外下行链路传输数据比该距离上的无线电频率通信快约 40 倍。2024 年 1 月 1 日，该天线下传了一张团队照片，这张照片在 Psyche 发射之前就已经上传到 DSOC。现在，戈德斯通的实验性混合天线已经证明，同一天线可以同步接收无线电和激光信号，因此，专门建造的混合天线（如图中的艺术家概念图）有朝一日可能会成为现实。图片来源：NASA/JPL-Caltech为了探测激光的光子（光量子粒子），工程人员在混合天线的弯曲表面内侧安装了七块超精密分段镜。这些镜片与美国国家航空航天局詹姆斯-韦伯太空望远镜的六边形镜片相似，模仿了 3.3 英尺（1 米）孔径望远镜的光收集孔径。当激光光子到达天线时，每个镜面都会反射这些光子，并将它们精确地重新定向到一个高曝光相机中，该相机连接在天线的副反射镜上，悬挂在碟形天线中心的上方。相机收集到的激光信号通过光纤传输到低温冷却的半导体纳米线单光子探测器。该探测器由 JPL 的微器件实验室设计和制造，与加州理工学院帕洛玛天文台使用的探测器（见下图）完全相同，帕洛玛天文台位于加利福尼亚州圣迭戈县，是 DSOC 的下行链路地面站。这里展示的是深空光通信（DSOC）超导纳米线单光子探测器的复制品，它与位于加利福尼亚州圣迭戈县加州理工学院帕洛玛天文台的 200 英寸（5.1 米）海尔望远镜相连。该探测器由位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的微器件实验室制造，设计用于接收随美国宇航局"Psyche"号任务在深空飞行的 DSOC 飞行收发器发出的近红外激光信号，作为技术演示的一部分。图片来源：NASA/JPL-Caltech"这是一个建立在34米柔性结构上的高公差光学系统，"JPL的通信地面系统副经理兼混合天线交付经理Barzia Tehrani说。"我们使用一个由反射镜、精确传感器和摄像头组成的系统，主动对准并引导来自深空的激光进入到达探测器的光纤。"Tehrani 希望天线的灵敏度足以探测到火星在距离地球最远的地方（太阳到地球距离的 2.5 倍）发出的激光信号。Psyche 号将于 6 月份到达这个距离，前往火星和木星之间的主小行星带，调查富含金属的小行星 Psyche。天线上的七段反射器是一个概念验证，未来可能会使用64段（相当于26英尺（8米）口径的望远镜）更大、更强大的版本。在实验天线测试期间，这张 JPL 项目组的照片被 Psyche 号上的 DSOC 收发器下传。资料来源：NASA/JPL-CaltechDSOC 正在为能够传输复杂科学信息、视频和高清图像的更高速率通信铺平道路，以支持人类的下一次飞跃：将人类送上火星。最近，该技术演示以创纪录的比特率从深空传输了首段超高清视频。用光学终端改装射频天线和建造专用混合天线可以解决目前缺乏专用光学地面基础设施的问题。DSN 有 14 个天线，分布在加利福尼亚、马德里和澳大利亚堪培拉的设施中。混合天线可以依靠光通信接收大量数据，并使用无线电频率接收带宽密集度较低的数据，如遥测数据（健康和位置信息）。Tehrani 说："几十年来，我们一直在为 DSN 遍布全球的巨型天线增加新的无线电频率，因此最可行的下一步就是增加光学频率。我们可以用一种资产同时做两件事；将我们的通信道路变成高速公路，节省时间、金钱和资源。"DSOC是美国国家航空航天局（NASA）技术示范任务（TDM）计划和空间通信与导航（SCaN）计划资助的一系列光通信示范项目中的最新项目。JPL是位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院的一个分部，负责管理NASA空间技术任务局TDM和空间运行任务局SCaN的DSOC。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA再次测试深空光通信 距离2.26亿公里以25Mbps速率传输数据

NASA再次测试深空光通信 距离2.26亿公里以25Mbps速率传输数据 2023 年 10 月太空探索技术公司 (SpaceX) 通过猎鹰 9 号重型运载火箭将 NASA 的灵神星探测器送入轨道，这颗探测器主要是用来探索灵神星 (16 Psyche) 的，这是一颗太阳系中的金属小行星。探测器还搭载了深空光通信模块 (DSOC)，主要目的是尝试使用激光而不是无线电来传输数据，原因在于无线电进行深空传输的带宽有限，对于传输大量数据的情况下，需要太长时间。 在 4 月 8 日灵神星探测器距离地球约 2.26 亿公里，NASA 再次启动 DSOC 深空光通信测试，此次测试的平均速率达到 25Mbps，JPL 喷气推进实验室的工程师大约花费 10 分钟下载了灵神星探测器的重复工程数据进行测试。尽管此次测试的速率远不如之前，不过现在探测器距离也要更远，同时 NASA 最初考虑的速度仅为 1Mbps，所以 25Mbps 仍然是个巨大的成功。 NASA 未来会将无线电与激光链路配合使用，在需要传输大量科学数据时就等待天气良好时使用激光通信，平时发送指令的时候继续使用无电线，这样可靠性更高。来源， 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat

NASA利用激光链路以25Mbps的速度将数据在太空中传输了1.4亿英里

NASA利用激光链路以25Mbps的速度将数据在太空中传输了1.4亿英里 美国国家航空航天局（NASA）确认了其Psyche航天器深空光通信（DSOC）实验的一个重要里程碑。这项技术演示旨在测试地月系统以外基于激光的数据链路。据NASA报告，在与航天器的无线电频率发射器集成后，DSOC模块成功地从超过1.4亿英里（2.26亿公里）的距离传输了一份工程数据。DSOC 的激光收发器实现了每秒 25 兆比特的数据传输速率，向地球上的下行链路站发送数字比特。NASA喷气推进实验室的 Meera Srinivasan 解释说，在 4 月 8 日的一次轨道飞行中，团队下载了大约 10 分钟的重复航天器数据。在三周前，NASA的工程师们还只是通过DSOC发送测试和诊断数据。传输实际工程数据是该项目的一个重要里程碑，表明光通信可以有效地与航天器的主要无线电通信系统对接。目前，Psyche 依靠传统的无线电技术向地球传输数据，而 DSOC 则代表着通信速度的潜在飞跃。NASA开发了这项技术演示，以实现比目前最先进的无线电频率系统快 10 到 100 倍的数据传输速率，尽管在距离较远的情况下传输速率可能会降低。2023年12月11日，当Psyche距离地球1900万英里（3100万公里）时，NASA的DSOC实现了267 Mbps的最大数据传输速率。最近于 4 月 8 日进行的测试实现了 25 Mbps 的最高速率，鉴于 NASA 预计在这一距离上的速率仅为 1 Mbps，这次测试仍然被认为是一次重大的成功。美国国家航空航天局已经证实，JPL Psyche 小组正在对 DSOC 系统的能力进行有价值的深入研究。不过，需要注意的是，激光空间通信需要晴朗的天空和有利的天气条件才能成功建立链路。相比之下，较慢的无线电通信对天气条件的依赖性较低。因此，在不久的将来，像 DSOC 这样的激光系统不太可能完全取代射频系统。 ... PC版： 手机版：

NASA的开创性ROLSES任务旨在破译月球的“无线电密码”

NASA的开创性ROLSES任务旨在破译月球的“无线电密码” 在IM-1号上飞行的由美国宇航局提供的研究项目中，有一个仪器旨在通过无线电频率观测月球表面环境，以确定月球表面附近的自然和人为活动如何与在那里进行的科学研究相互作用并可能产生干扰。该仪器名为"月球表面光电子鞘无线电波观测"（ROLSES），旨在研究月球表面附近的动态无线电能量环境。它将搭载在直觉机器公司的 Nova-C 着陆器上发射。2024 年 2 月，Intuitive Machines 公司的 IM-1 任务将作为 NASA 商业月球有效载荷服务计划的一部分发射到月球南极。在美国宇航局提供的有效载荷中，将包括一个名为"月球表面光电子鞘无线电波观测"（ROLSES）的仪器，该仪器旨在用无线电频率观测月球表面环境，以确定月球表面附近的自然和人类活动如何与在那里进行的科学研究相互作用并可能产生干扰。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室ROLSES 仪器项目由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戈帕尔斯瓦米博士负责。他介绍说，ROLSES 是一个非常简单的系统："我们有四个天线，用于观测月球上的任何无线电辐射（无线电辐射是一种光或电磁辐射，其能量波的波长或峰值之间的距离最长）。这些天线非常长，大约有 8 英尺（2.5 米）。但发射时，它们被装在一个小罐子里，大约 8 英寸（21 厘米）大小。"ROLSES 的主要目的是解释宇宙现象以及地球上人类活动产生的各种辐射。戈帕尔斯瓦米说："无线电辐射的种类多种多样。其中包括地球上的活动对月球表面产生的无线电干扰。还有来自木星、太阳甚至银河系的自然无线电辐射。甚至还有一种来自地球的辐射与极光有关。"其中的诀窍在于，每一种无线电噪声都会产生自己的动态光谱模式，这有点类似于每个人的指纹都是独一无二的。他说："每个事件的频谱看起来都与其他事件不同。因此，我们很容易辨别出哪些是来自木星，哪些是来自太阳，哪些是来自银河系，哪些是非常低频的背景辐射。"无线电干扰的另一个来源是月球着陆器本身。着陆器包含有机械装置、电机等，它们都会产生某种无线电发射，这也会被记录在频谱中。这些都会产生明显的特征，表明在这个特定的位置存在干扰。通过识别这种干扰，科学家们可以在分析 ROLSES 等仪器返回的数据时，努力筛选出干扰产生的噪音。这样，他们就能找到真正的数据，而不是非自然过程产生的"噪音"。四根ROLSES天线还安装在两个不同的高度，这意味着一旦开始测量，它们就能提供有关月球表面被阳光照射出的带负电的电子云的变化信息，以及不同高度之间的变化情况。戈帕尔斯瓦米说："这样，我们就可以根据与月球表面的距离来测量电子密度。然后，我们就可以看到电子的数量是如何随着距离表面越远而减少的。"他指出，在设计和建造未来的月球观测站时，这些信息将是至关重要的，因为需要考虑到来自电子云和地球无线电发射机的射频干扰。这些无线电观测将有助于建立戈帕尔斯瓦米所说的月球环境知识库。"这样我们就能知道，如果我们在这个纬度、这个高度，我们会有这种类型的辐射和发射背景，我们就能据此设计我们的硬件。这将有助于美国国家航空航天局在未来十年及以后完成人类重返月球的任务，并建立一个可持续的长期存在。"ROLSES和IM-1是美国国家航空航天局CLPS计划的一部分，该计划的目标是通过对美国国家航空航天局提供的有效载荷进行商业交付来创造月球经济。通过 CLPS，不同规模和背景的私营公司负责设计着陆器和采购运载火箭，从而使 NASA 能够集中精力设计仪器有效载荷。当该机构的阿特米斯计划在月球上建立人类存在时，CLPS 航班上的仪器所收集的数据将帮助宇航员进行更多的月球科学研究。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA 首个深空激光传输视频是猫猫追激光

NASA 首个深空激光传输视频是猫猫追激光 NASA 的深空光通信实验于12月11日从创纪录的 3100 万公里 (地月距离的80倍) 传输了超高清流媒体视频。这一里程碑标志着人类可以从深空传输非常高带宽的视频和其他数据，从而实现未来人类在地球轨道之外的任务。 该15 秒的测试视频通过飞行激光收发器传输，到达地球需要 101 秒，以系统最大比特率 267 Mbps 发送。该仪器能够发送和接收近红外信号，将编码的近红外激光发射到加州理工学院帕洛玛天文台的海尔望远镜下载。 视频中正在追激光的橘猫 Taters 是喷气推进实验室员工的宠物。视频中叠加了图形信息，展示 Taters 的心率、颜色和品种；还有航天器的轨道、望远镜的圆顶以及激光器的技术信息。 投稿：@TNSubmbot 频道：@TestFlightCN from

NASA为木星冰月研究任务安装高增益天线

NASA为木星冰月研究任务安装高增益天线 美国国家航空航天局（NASA）即将执行的"木卫二快船"（Europa Clipper）任务将探索木星的卫星木卫二是否有适合人类居住的迹象。该任务将于2024年发射，将使用先进的通信工具研究月球的环境及其支持生命的能力。图片来源：NASA/JPL-Caltech当美国国家航空航天局的"欧罗巴快船号"（Europa Clipper）在环绕木星的轨道上，跨越数亿英里从地球发送科学数据和接收指令时，它将需要一个功能强大的天线。6月17日，技术人员在佛罗里达州肯尼迪航天中心的有效载荷危险维修设施内安装了航天器的高增益天线。欧罗巴快船号计划于今年晚些时候发射升空，它将踏上18亿英里（26亿公里）的木星之旅。这是美国宇航局为行星任务开发的最大航天器。它将于2030年4月抵达木星，研究这个气体巨行星的冰冷卫星木卫二，以确定其支持生命的潜力。2024年6月17日星期一，在位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的美国宇航局有效载荷危险维修设施中，技术人员准备将近10英尺（3米）宽的碟形高增益天线安装到美国宇航局的"欧罗巴号快船"（Europa Clipper）上。图片来源：NASA/Kim Shiflett该航天器将飞越欧罗巴约 50 次，让它的九台科学仪器收集有关月球大气层、冰壳和下面海洋的数据。近 10 英尺宽（3 米）的碟形天线和几个较小的天线将把数据传输到地球，当航天器在环绕木星的轨道上运行时，这一过程大约需要 45 分钟。为确保"欧罗巴快船号"拥有必要的带宽，该天线将通过美国国家航空航天局的深空网络（一个大型无线电天线全球阵列，可与太阳系中的数十个航天器通信），在美国国家航空航天局的深空 X 波段（7.2 和 8.4 千兆赫）和 Ka 波段（32 千兆赫）无线电频率上运行。美国国家航空航天局（NASA）的"欧罗巴号快船"（Europa Clipper）航天器将对木星卫星欧罗巴进行一系列飞越，以收集有关其大气层、冰壳和下面海洋的数据，高增益天线将把研究数据发送给地球上的科学家，以确定该卫星是否能够支持宜居条件。欧罗巴号"飞船计划于2024年10月之前从肯尼迪39A发射场搭载SpaceX公司的猎鹰重型火箭发射升空。图片来源：NASA/Kim Shiflett欧罗巴快船号彰显了美国国家航空航天局探索太阳系中地球以外宜居环境的决心。虽然"欧罗巴号"不是一项生命探测任务，但了解欧罗巴的宜居性将有助于我们更好地了解生命是如何在地球上发展的，以及我们是否有可能在地球之外找到支持生命的条件。作为发射准备工作的一部分，NASA 肯尼迪分部的技术人员将继续为航天器执行任务做好准备，并进行最后的检查。按照计划，欧罗巴快船号将搭载SpaceX公司的猎鹰重型火箭从肯尼迪发射场 39A 发射升空，时间不会早于 2024 年 10 月。欧罗巴快船号的高增益天线由位于马里兰州劳雷尔的约翰-霍普金斯大学应用物理实验室（APL）和位于加利福尼亚州斯托克顿的航空航天供应商 AASC（应用航空航天结构公司）设计。由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院管理，NASA 喷气推进实验室与位于华盛顿的 NASA 科学任务局的 APL 合作，领导欧罗巴快船任务的开发。主航天器主体由 APL 与JPL和位于马里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心合作设计。位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的行星任务计划办公室负责欧罗巴号快船任务的计划管理。美国国家航空航天局的发射服务计划设在肯尼迪，负责管理"欧罗巴快船"航天器的发射服务。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：