NASA在空间站测试双向高速激光太空通信系统

NASA在空间站测试双向高速激光太空通信系统国际空间站通过激光向LCRD和地面站传输数据的艺术效果图美国国家航空航天局/戴夫-瑞安无线电从一开始就是航天器的标准通信技术，但随着向太空传送和从太空传送的数据量激增，无线电技术已显老态。数据在光中的编码密度远远超过无线电波，因此人们正在探索用光学系统来实现航天器与地面设施之间的高速连接。美国国家航空航天局（NASA）正计划朝着这一目标迈出重要一步，发射并测试首个双向、端对端激光通信系统。该系统被称为集成激光通信中继演示低地球轨道用户调制解调器和放大器终端（ILLUMA-T），将于11月搭载SpaceX公司的"龙"飞船发射升空。ILLUMA-T由一个望远镜和一个两轴万向节组成，将安装在空间站外部。在那里，它将跟踪美国国家航空航天局（NASA）于2021年12月发射的激光通信中继演示（LCRD）卫星并与之通信。停在地球同步轨道上的LCRD卫星将把信号传输到加利福尼亚和夏威夷的地面站。数据到达地面后，将转发给戈达德太空飞行中心的ILLUMA-T团队，以检查数据在这样的速度下是否仍然准确和高质量。数据中继的速度将达1.2Gbps，比以前的无线电通信快100倍，比以前的激光演示快两倍。不过，其他团队已经利用激光实现了更快的数据传输速度，包括TBIRD卫星在去年的一次测试中以每秒100千兆比特的速度传输数据。如果实验成功，NASA希望激光通信不仅能成为国际空间站的常规操作，还能成为近太空网络（覆盖绕地球和月球运行的卫星）和深空网络（与太阳系中更远处的航天器进行通信）的常规操作。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393093.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393093.htm

NASA 的光通信演示在 2.26 亿公里距离上将数据传输提速10-100倍

NASA的光通信演示在2.26亿公里距离上将数据传输提速10-100倍美国航空航天局(NASA)的深空光通信实验首次与Psyche航天器的通信系统对接，将工程数据传输到地球，该机构的深空光通信技术演示继续打破纪录。在与Psyche的射频发射器对接后，激光通信演示从2.26亿公里外以25Mbps速度发送了一份工程数据副本，这是地球与太阳之间距离的1.5倍。NASA原本预期是至少1Mbps，而最新深空传输数据让其非常满意，比当今深空任务使用的最先进射频系统快10到100倍。——

"火星宽带"：激光助力NASA未来的深空通信

"火星宽带"：激光助力NASA未来的深空通信美国国家航空航天局（NASA）的深空光通信（DSOC）项目将于今年秋季启动，旨在探索激光在增强空间数据传输方面的能力。DSOC近红外激光收发器（一种可以发送和接收数据的设备）将"搭载"美国国家航空航天局的"Psyche"任务，该任务将于今年10月发射到一颗富含金属的同名小行星上。在旅程的头两年，收发器将与南加州的两个地面站进行通信，测试高灵敏度的探测器、强大的激光发射器以及解码收发器从深空发送的信号的新方法。深空光通信（DSOC）飞行收发器位于Psyche航天器上一个大型管状遮阳板和望远镜内，如图所示，它位于JPL的一个无尘室内。上一张照片（插图）显示了收发器与航天器集成之前的装配情况。图片来源：NASA/JPL-Caltech光通信的潜力美国国家航空航天局（NASA）专注于激光或光学通信，因为它具有超越无线电波带宽的潜力，而半个多世纪以来，美国国家航空航天局一直依赖于无线电波。无线电和近红外激光通信都使用电磁波来传输数据，但近红外光将数据打包成更紧密的波段，使地面站能够一次性接收更多数据。"位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的DSOC项目技术专家AbiBiswas说："DSOC的设计目的是展示10到100倍于目前太空中使用的最先进无线电系统的数据传输能力。用于近地轨道和月球轨道卫星的高带宽激光通信已经得到验证，但深空提出了新的挑战"。目前，前往深空的任务比以往任何时候都多，而且它们有望以复杂的科学测量、高清图像和视频的形式产生比以往任务多得多的数据。因此，像DSOC这样的实验将在帮助NASA推进未来航天器和地面系统常规使用的技术方面发挥至关重要的作用。加利福尼亚州圣迭戈县加州理工学院帕洛玛天文台的黑尔望远镜将接收来自DSOC飞行收发器的高速数据下行链路。该望远镜配备了一个新型超导探测器，能够对来自深空的单个光子的到达时间进行计时。资料来源：帕洛玛/加州理工学院"DSOC代表了NASA下一阶段开发革命性改进通信技术的计划，这些技术有能力增加太空数据传输--这对NASA未来的雄心壮志至关重要，"位于华盛顿的NASA总部技术示范任务（TDM）计划主任特鲁迪-科特斯（TrudyKortes）说。"我们很高兴有机会在Psyche的飞行中测试这项技术。"突破性技术搭载在Psyche上的收发器采用了多项新技术，其中包括一台前所未见的光子计数相机，该相机连接到一个从航天器侧面伸出的8.6英寸（22厘米）孔径望远镜上。收发器将自主扫描并"锁定"由JPL位于加利福尼亚州赖特伍德附近的光通信望远镜实验室发射的高功率近红外激光上行链路。激光上行链路还将演示向收发器发送指令。NASA总部空间通信与导航（SCaN）项目执行官杰森-米切尔（JasonMitchell）说："功能强大的上行链路激光器是这项技术演示的关键部分，它可以为航天器提供更高的速率，我们地面系统的升级将使未来的深空任务实现光通信。"锁定上行链路激光器后，收发器将定位加州理工学院帕洛玛天文台的200英寸（5.1米）海尔望远镜，该天文台位于加利福尼亚州圣迭戈县，在桌山以南约100英里（130公里）处。然后，收发器将使用其近红外激光器向帕洛玛天文台传输高速率数据。航天器的振动可能会使激光偏离目标，而将收发器固定在"诗神"号上的最先进的支柱将对振动起到抑制作用。为了接收来自DSOC收发器的高速下行激光，黑尔望远镜安装了一个新颖的超导纳米线单光子探测器组件。该组件经过低温冷却，可以检测到单个入射激光光子（光量子粒子）并记录其到达时间。激光光子以脉冲串的形式传输，必须飞行超过2亿英里（约合3亿公里）--这是航天器在这次技术演示中最远的距离--然后才能检测到微弱的信号，并对其进行处理以提取信息。JPL的DSOC项目经理比尔-克里普斯坦（BillKlipstein）说："DSOC的每一个组件都展示了新技术，从高功率上行链路激光器到收发器望远镜上的指向系统，再到能够在单光子到达时对其进行计数的极其灵敏的探测器。"团队甚至需要开发新的信号处理技术，以便从远距离传输的微弱信号中提取信息"。挑战与创新遥远的距离给技术演示带来了另一个挑战：Psyche的旅程越远，光子到达目的地的时间就越长，会产生长达数十分钟的滞后。在激光光子传播的过程中，地球和航天器的位置将不断变化，因此需要对这种滞后进行补偿。比斯瓦斯说："在处理地球和Psyche的相对运动的同时，将激光指向并锁定在数百万英里之外，这对我们的项目是一个令人兴奋的挑战。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380819.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380819.htm

美国国家航空航天局SpaceX CRS-29商业补给任务顺利升空 前往空间站

美国国家航空航天局SpaceXCRS-29商业补给任务顺利升空前往空间站11月9日星期四，SpaceX的猎鹰9号火箭搭载着该公司的货运龙飞船，在佛罗里达州肯尼迪航天中心的39A发射场升空。图片来源：美国国家航空航天局"猎鹰9号"火箭于美国东部时间11月9日星期四晚上8点28分从39A发射场升空，开始了货运"龙"飞船为NASA前往国际空间站约33小时的旅程。此次任务是SpaceX公司为NASA执行的第29次前往轨道实验室的补给服务任务。这也是SpaceX公司商业补给服务-2合同的第九次飞行，也是这艘龙飞船的第二次飞行，之前它曾执行过NASASpaceX公司的第26次补给服务任务。2023年11月9日星期四，NASASpaceX第29次商业补给服务任务发射期间，第一级与飞行器分离。图片来源：NASA现在，"龙"已经安全进入轨道，其太阳能电池阵列也已展开。一系列推进器的点火将帮助"龙"飞船在11月11日（周六）凌晨5:20左右抵达空间站。到达后，它将自主停靠在空间站和谐号舱面向太空的端口上，由NASA宇航员贾斯敏-莫格贝利（JasminMoghbeli）和洛拉尔-奥哈拉（LoralO'Hara）负责监控操作。这次任务将向国际空间站运送科学研究、技术演示、乘员补给和硬件，以支持远征70号乘员，包括美国宇航局的ILLUMA-T（集成激光通信中继演示低地球轨道用户调制解调器和放大器终端）和AWE（大气波实验）。ILLUMA-T安装在空间站外部后，旨在测试从空间站到地球的高数据率激光通信。该系统使用不可见的红外光发送和接收信息，数据传输率比传统的射频系统高。ILLUMA-T和目前在环绕地球轨道上的激光通信中继演示系统将共同完成美国宇航局的首个双向激光通信中继系统。空间站外部还将安装一个红外成像仪器，用于测量大气重力波的特征、分布和运动。研究人员还将研究这些波是如何造成空间天气的，空间天气会影响天基和地基通信、导航和跟踪系统。加深对大气重力波的了解可以增进对地球大气层、天气和气候的理解，并开发出减轻空间天气影响的方法。SpaceX公司的"龙"飞船装载着超过6500磅的科学、设备和补给品，准备前往国际空间站。图片来源：美国国家航空航天局不全是科学、技术和研究。国际空间站上的乘员也要吃饭！以下是NASA的SpaceX第29次商业补给服务任务的食品清单：1个新鲜食品包，包括柑橘、苹果、樱桃番茄和其他物品2个奶酪冷藏包，包括帕尔马干酪、罗马干酪、切达干酪、亚细亚干酪和格鲁耶尔干酪1个节日散装外包装包，包括巧克力、南瓜香料卡布奇诺、年糕、麻糬、火鸡、鸭肉、鹌鹑、海鲜和蔓越莓酱等节日食品1个货架耐存储食品包，包括比萨饼包、鹰嘴豆泥、莎莎酱和橄榄99个散装外包装袋，包括标准菜单和乘员偏好食品飞船预计将在轨道实验室停留约一个月，然后带着研究成果和约3800磅的回程货物返回地球，在佛罗里达海岸附近降落。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395961.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395961.htm

西安光机所开启低轨星间激光通信链路在轨连续稳定工作新局面

西安光机所开启低轨星间激光通信链路在轨连续稳定工作新局面7月9日至21日，研究团队利用少量卫星测控弧段开展了卫星激光通信系统在轨验证工作，高效地进行了恒星标校，双星扫描、捕获、跟踪等，成功实现距离600km的双星链路稳定建链。紧接着双星通信载荷顺利开展数据传输，并成功实现通信速率2.5Gbps的高速数据通信，系统误码率为零。北京时间2022年5月20日，西安光机所研制的卫星激光通信系统（两套）在酒泉成功发射，随即完成开机自检等系列工作，等待在轨测试。7月27日至30日，为进一步拓展星间激光链路承载实际数据业务的应用示范，西安光机所激光通信系统实现了通信速率2.5Gbps、通信距离600km、通信时间145分钟的星间长时间连续稳定通信（零误码），并基于星间激光通信链路进行了双星路由建立、视频IP电话、业务数据流传输等多种数据业务在轨示范，所有数据取得了零丢包的优异成绩（共传输约46万包），得到各级总体单位的高度评价。至此，西安光机所两套卫星激光通信系统高质量完成了600km距离的所有在轨测试和数据业务传输示范项目，实现了星间稳定建链和稳定通信两大既定目标，任务取得圆满成功。这也标志着西安光机所卫星激光通信技术历经多年发展，从前沿技术探索、关键技术攻关，成功转入了在轨应用的新阶段，开启了我国低轨星间激光通信系统在轨连续稳定工作的新局面，接下来研究团队将继续开展星间距离2500km和4500km的数据业务在轨示范。卫星激光通信技术是近年来发展非常快的新型通信技术，由于其应用前景巨大，世界各国在该领域都投入了巨大的研究资源和研究力量，目前均处于在轨技术验证和应用示范阶段。西安光机所卫星激光通信技术团队多年来奋发钻研、勇于开拓，攻克了一系列关键核心技术，此次低轨星间激光通信系统成功实现在轨稳定建链通信，并高质量圆满完成各种数据业务传输示范，为建所六十周年献上一份厚礼，为迎接党的二十大召开递交了一份满意的答卷。西光人作为“国家队”，心系“国家事”，肩扛“国家责”，将持续为国家空间信息网络基础建设、卫星互联网“新基建”、未来6G移动通信网络等国家重大需求贡献智慧与力量。 （空天技术处、光子网络室、光电跟踪室、深空室、先进制造部 联合供稿）卫星激光通信终端产品低轨星间激光通信链路传输的实时IP视频电话...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302499.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302499.htm

SpaceX“龙”飞船携带重要补给品和科学货物对接空间站

SpaceX“龙”飞船携带重要补给品和科学货物对接空间站从靠近的SpaceX龙货运飞船上看空间站。太空探索技术公司的"龙"载人飞船停靠在顶部中央。图片来源：NASATV美国东部时间11月9日晚8点28分，"龙"飞船从位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的39A发射场发射升空，这是SpaceX公司为NASA执行的第29次合同商业补给任务。龙飞船在空间站停留约一个月后，将携带货物和研究成果返回地球。NASA的ILLUMA-T载荷通过激光信号与LCRD通信。图片来源：NASA/DaveRyan美国国家航空航天局的ILLUMA-T调查测试了在空间站上提供增强数据通信能力的技术。安装在空间站外部的终端使用激光或光通信将高分辨率信息发送到位于地球同步轨道上的激光通信中继演示（LCRD）系统。该系统使用不可见的红外光，可以比传统的射频系统以更高的数据速率收发信息。ILLUMA-T演示还为在绕月或绕火星飞行的航天器上安装激光通信终端铺平了道路。AWE绘制全球中间层重力波属性图。资料来源：美国国家航空航天局NASA的AWE（大气波浪实验）使用红外成像仪器测量大气重力波的特性、分布和运动。当空气受到扰动时，这些波在地球大气层中翻滚，就像把石头丢进水里产生的波一样。研究人员正在研究AGW如何导致空间天气，空间天气是指太阳系内的不同条件，包括太阳风。空间天气会影响空间和地面通信、导航和跟踪系统。鉴于空间站的高度、地理和时间覆盖范围，它为这项研究提供了一个理想的平台。MatthewVellone操作第一个在国际空间站上飞行的系统原型，TrinhHuynh录制调查视频。"高丘肺"调查将研究凝胶涂层管内的流体传输，以进一步了解呼吸窘迫综合症的治疗方案，并制定新的污染控制策略。图片由Bioserve提供。图片来源：美国国家航空航天局由国际空间站国家实验室赞助的"高丘肺"（GauchoLung）项目研究呼吸系统内壁的粘液如何影响少量注射液体（即液栓）中药物的输送。在微重力环境下进行这项研究，可以分离出相关因素，包括毛细管或吸力、粘液特性和重力。了解这些因素的作用有助于开发和优化有针对性的呼吸治疗方法。AquaporinInside®HFFO模块（Aquamembrane-3）污染物排阻测试硬件由三个独立的并行系统组成，用于量化膜在微重力条件下的水通量和污染物排阻，这是完整水回收系统的关键参数。该图显示了完整的实验硬件。图片来源：美国国家航空航天局Aquamembrane-3是欧洲航天局（ESA）进行的一项研究，它继续评估用一种被称为AquaporinInsideMembrane（AIM）的膜取代空间站上用于水回收的多层过滤床。这种膜结合了生物细胞中的蛋白质（称为水蒸发蛋白），可以更快地过滤水，同时能耗更低。研究结果将推动基于膜的完整、全面的水回收系统的开发，改善水的回收利用，减少需要发射到空间站的材料数量。这种水过滤技术还可应用于地球上的极端环境，如应急环境和偏远地区的分散式供水系统。这些只是目前正在轨道实验室上进行的数百项研究中的一小部分，研究领域包括生物学和生物技术、物理科学以及地球和空间科学。这些领域的进展将有助于保持宇航员在长期太空旅行中的健康，并为未来人类和机器人探索低地球轨道以外的技术提供示范，通过美国国家航空航天局的阿耳特弥斯飞行任务到达月球，并最终到达火星。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396343.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396343.htm