激光器可以给空间研究其 ‘宽带’ 时刻

想你的网速很慢吗？试着做一天的空间科学家。浩瀚的距离涉及将节气门达涓涓细流的数据速率。你是幸运的如果一艘宇宙飞船可以发送个以上的几兆比特每秒 (Mbps) — — 即使按拨号标准微薄的工资。

但我们可能处在一个变化。就像要从拨号到宽带革命性的互联网和高分辨率的照片和视频流，NASA 可能准备好接受一个类似的”宽带”时刻，在未来几年。

那数据革命的关键将是激光器。近 60 年来，”交谈”航天器的标准方法已用无线电波，非常适合远距离。但光通信，数据传送在激光灯，可以增加这个速度了多达 10 至 100 倍。

高数据速率将允许研究人员更快地收集科学、 研究像沙尘暴或航天器着陆的突发事件，甚至发送视频从其它行星的表面。高的激光通信的精准度也是适合于美国国家航空航天局特派团规划人员，正在寻找到太阳系发送航天器延伸出的目标。

Abi 比斯瓦斯，美国宇航局喷气推进实验室，加州帕萨迪纳市的光通信系统组主管说:”激光技术是提高下行链路通信来自深太空的理想”。”它将最终允许像他或她自己的视频饲料，给每位宇航员或发送回更高分辨率，数据丰富图像更快的应用程序”。

科学在光的速度

无线电和激光器以光速的光，但激光器旅行在更高的频率带宽。这使他们能够进行更多的信息比无线电波，而这是至关重要的当你在收集大量的数据，有窄的窗户的时间来把它送回地球。

很好的例子是美国国家航空航天局的火星侦察轨道器发送科学数据 6 Mbps。 比斯瓦斯估计如果人造卫星使用激光通讯技术与大规模和电源的使用情况，其当前的无线电系统相媲美，它可能也炽热最多增加到 250 Mbps 最大数据速率。

可能仍然惊人缓慢向互联网用户的声音。但在地球上，发送数据远更短的距离和通过并不存在的基础设施却在空间中，所以它传播得更快。

增加数据速率将使科学家能够花更多时间分析比对航天器的操作。

“它是完美的当事情发生的快，你想一个稠密的数据集，”说戴夫 · 皮耶、 喷气推进实验室研究科学家和火山学家。皮耶使得过去的研究对激光通讯如何可以用于研究火山爆发和森林火灾的但在接近实时。”如果你有火山爆发在你面前，你想要评估其活动水平和不断爆发的倾向。越早你获得并处理该数据，越好。

相同的技术可以适用于在冰冷的月亮周围其他行星上的喷发爱莪。皮耶指出，相比无线电传输事件，比如这些，”激光通讯会放手一搏一个数量级”。

激光器的未来蒙上阴影

这并不是说技术是完美的每个场景。激光器受到更多干扰从云和其他大气条件比无线电波;指向和时机也是挑战。

激光器也要求尚不存在的地面基础设施。美国国家航空航天局的深空网络，遍布全球各地，天线阵列系统完全基于无线电技术。地面站将不得不制定可以接收激光器在那里天空是明确的可靠的位置。

无线电技术不会消失。它风雨无阻，在工作，并将继续以有效的低数据用来提供对航天器的命令。

接下来的步骤

两个即将举行的美国国家航空航天局特派团将帮助工程师了解参与进行空间激光通信的技术挑战。他们将学到什么将推进激光器朝着成为一种常见的空间通信在未来。

激光通信中继示范 (LCRD)，由美国宇航局戈达德太空飞行中心的绿地，马里兰州，是将在 2019 年发射的。LCRD 将演示使用激光和射频技术的数据中继。它将梁激光信号几乎 25000 英里的速度 （40000 公里） 从一个地面站在加利福尼亚州对一颗在地球静止轨道卫星，然后中继到另一个地面站的信号。喷气推进实验室正在开发一个地面站在南加州的桌山。测试激光通信地球静止轨道的 LCRD 是会这样做，地球上有数据传输的实际应用。

深空光通信 (DSOC)，由喷气推进实验室，定于在 2023年推出作为即将举行的美国国家航空航天局发现任务的一部分。这一使命，心灵，会飞到一个金属的小行星，测试激光通讯比 LCRD 更大距离。

特派团的灵魂已被计划进行 DSOC 激光设备船上飞船。有效，特派团 DSOC 将尝试打使用深空靶心激光 — — 和由于地球的自转，它将击中一个移动的目标。