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Asteroid Impact Mission有望创激光通信新纪录

  基于激光的通信可高速发送庞大数据,但是这项技术在太空领域额使用仍然处于初始阶段。为了推动该技术在太空的使用,欧洲航天局(ESA:European Space Agency)提议了Asteroid Impact Mission (AIM)实施一次创纪录的绕双体小行星运行7500万公里的太空激光通讯试验。

  外太空探索的主要瓶颈之一是通讯系统的落后性。目前,所有外太空任务使用的开发于60年代的无线电系统。无线电系统无法处理航天器必须面对的远距离和大量数据问题。结果,现在已经飞行于冥王星之外的新视野号(New Horizons)探测器,仅仅只是短暂飞越冥王星时收集的数据也需要花费16个月才能回传至地球。

  最有希望解决这个问题的办法就是用激光器取代无线电链接或增强无线电链接。激光器天生就比无线电具备太多优势,最突出的一点就是激光器带宽容量更大,能产生精密连贯的光束。这些优势意味着激光器在长距离传输时功耗更低。

  到目前为止,美国国家航空航天局(NASA)的 LADEE绕月轨道任务已经开始测试该技术。从近地球轨道至国际空间站,明年将会进一步通过CubeSat任务测试该技术。现在,ESA希望通过传输从外太空激光生成的数据把改技术推向下一个阶段。

  光射线描摹Asteroid Impact Mission的激光光系统终端图像

  该激光通讯系统重39.3千克(约86.6磅),环绕一个13.5厘米(5.3英寸)直径的激光望远镜发射器建成。该系统帮助高频激光聚焦于密集光束,在运行7500万英里到达地球后,发散至1,100千米宽度。ESA称无线电束的发散直径比整个地球直径还大。

  同时,地球上的1个1米(约39英寸)的接收器望远镜将会使用精密的光学计数器评估信号的可靠性,然后工程师们可以决定如何提升回传数据的数量和速度。因此,ESA已经签署技术预开发合同来处理望远镜设计、探测器电子和粗定位和精确定位系统等领域问题。定位系统把发送器和接收器排列在太空中一个位置,两者之间宽度等同于火星到地球的距离。

  “激光通讯系统对于太空应用来讲并不是非常成熟的技术,ESA的欧洲数据继电系统(EDRS:European Data Relay System)将是首个商业化应用”,ESA光学工程师 Zoran Sodnik表示,“原则上,EDRS运作就像摩斯密码,编码信号灯断断续续闪烁。携带卫星的ERDS在高空轨道使用激光连接即时回传来自于欧洲低空轨道发射器卫星的环境数据。”

 

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