美国国家航空航天局（NASA）宣布，其正在进行的深空光通信（DSOC）实验已成功向加州理工学院帕洛马天文台的黑尔望远镜发射了近1600万公里（1000万英里）外的近红外激光，并对测试数据进行了编码。NASA称，这是迄今为止距离最远的光通信演示！

在最近发射的“普赛克”（Psyche）航天器上，DSOC被配置为在其为期两年的技术演示期间向地球发送高带宽测试数据，因为Psyche将前往火星和木星之间的主要小行星带。NASA位于南加州的喷气推进实验室管理着DSOC和Psyche。

11月14日凌晨，在其飞行激光收发器（Psyche上的一个关键有效载荷仪器，能够发送和接收近红外信号）成功锁定了从加利福尼亚州Table Mountain的光通信望远镜实验室发射的强大上行激光信标后，上述光通信技术演示（被称为“first light”）得以顺利实现。

在此过程中，上行信标帮助收发器将下行激光瞄准到Table Mountain以南130公里（100英里）的帕洛马，同时收发器上的自动化系统和地面站对其指向进行微调。

华盛顿NASA总部技术演示主任Trudy Kortes评论称：“实现‘first light’是未来几个月DSOC的许多关键里程碑之一，为能够发送科学信息、高清图像和流媒体视频的更高数据速率通信铺平了道路，从而支持人类的下一个巨大飞跃——将人类送上火星。”

DSOC的新里程碑

测试数据也通过上行链路和下行链路激光器同时发送，这一过程被称为“关闭链路”（closing the link），这是实验的主要目标。虽然技术演示不传输Psyche任务数据，但它与Psyche任务支持团队密切合作，以确保DSOC操作不会干扰航天器的操作。

NASA喷气推进实验室（JPL）旗下DSOC运营主管Meera Srinivasan表示：“周二上午的测试首次完全整合了地面设备和飞行收发器，要求DSOC和Psyche运营团队协同工作。这是一个艰巨的挑战，我们还有很多工作要做，但在很短的时间内，我们能够传输、接收和解码一些数据。”

在取得这一成就之前，该项目需要检查其他几个关键节点，从拆除飞行激光收发器的保护罩到为仪器供电。与此同时，Psyche航天器正在进行自己的检查，包括为其推进系统供电、测试仪器，这些仪器将在2028年到达Psyche小行星时用作科研用途。

首光，首个比特传输

DSOC团队现在将致力于改进控制收发器上下行激光指向的系统。一旦成功，该项目就可以开始演示如何在与地球不同距离的地方始终保持从收发器到帕洛马之间的高带宽数据传输。

这些数据以比特的形式编码在激光的光子（光的量子粒子）中。在一种特殊的超导高效探测器阵列探测到光子之后，新的信号处理技术被用于从到达Hale望远镜的单个光子中提取数据。

DSOC实验旨在证明数据传输速率比目前航天器使用的最先进的射频系统高10到100倍。无线电和近红外激光通信都利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，使地面站能够接收更多数据。这将有助于未来的人类和机器人探索任务，并支持更高分辨率的科学仪器。

光学为太空通信带来无限可能

美国宇航局空间通信和导航（SCaN）项目高级通信和导航技术部主任Jason Mitchell表示：“光通信对那些总是希望从太空任务中获得更多成果的科学家和研究人员来说是一个福音，它将使人类探索深空成为可能。更多的数据，意味着会有更多的发现。”

虽然光通信已经在近地轨道和月球上进行了演示，但DSOC是第一次在深空进行测试。就像用激光笔追踪一英里外移动的硬币一样，将激光束瞄准数百万英里之外需要极其精确的“指向”。

JPL DSOC项目技术专家Abi Biswas评论道：“实现‘first light’是一项巨大的成就。地面系统成功地探测到了来自Psyche星上DSOC飞行收发器的深空激光光子。我们还能够发送一些数据，这意味着我们能够在太空深处交换‘光’。”