NASA的ILLUMA-T有效載荷通過激光信號與LCRD通信。資料來源：美國宇航局/戴夫瑞安

美國宇航局使用國際空間站（一個足球場大小的繞地球運行的航天器）來了解更多關于在太空中生活和工作的信息。20多年來，空間站為生物學、技術、農業等領域的調查和研究提供了一個獨特的平臺。它是宇航員進行實驗的家園，包括提高NASA的空間通信能力。

2023年，美國宇航局將向空間站發送一項名為集成LCRD低地球軌道用戶調制解調器和放大器終端（ILLUMA-T）的技術演示。ILLUMA-T和2021年12月發射的激光通信中繼演示（LCRD）將共同完成NASA的第一個雙向端到端激光中繼系統。

通過ILLUMA-T，美國宇航局的空間通信和導航（SCaN）項目辦公室將展示空間站激光通信的力量。激光通信系統使用不可見的紅外光以更高的數據速率發送和接收信息。有了更高的數據速率，任務可以在一次傳輸中將更多的圖像和視頻發送回地球。一旦安裝在空間站上，ILLUMA-T將展示更高的數據速率對低地球軌道任務的好處。

“激光通信為任務提供了更大的靈活性和從太空獲取數據的快速方式，”NASASCaN計劃前副副局長Badri Younes說。“我們正在將這項技術整合到地球附近，月球和深空的演示中。

除了更高的數據速率外，激光系統更輕，功耗更低，這是設計航天器時的一個關鍵優勢。ILLUMA-T的大小與標準冰箱差不多，將被固定在空間站的外部模塊上，以便與LCRD進行演示。

目前，LCRD正在展示距離地球22，000英里的地球同步軌道激光中繼的好處，通過在兩個地面站之間傳輸數據并進行實驗以進一步完善NASA的激光能力。

“一旦ILLUMA-T進入空間站，終端將以每秒1.2千兆位的速度向LCRD發送高分辨率數據，包括圖片和視頻，”ILLUMA-T副項目經理Matt Magsamen說。“然后，數據將從LCRD發送到夏威夷和加利福尼亞的地面站。該演示將展示激光通信如何使低地球軌道任務受益。

美國宇航局的激光通信路線圖：在各種空間條件下的多個任務中展示激光通信能力。資料來源：美國宇航局/戴夫瑞安

ILLUMA-T作為SpaceX為NASA執行的第29次商業補給服務任務的有效載荷發射。在發射后的前兩周，ILLUMA-T將從龍飛船的后備箱中取出，安裝在空間站的日本實驗模塊暴露設施（JEM-EF）上，也稱為“Kibo” - 在日語中意為“希望”。

有效載荷安裝后，ILLUMA-T團隊將進行初步測試和在軌檢查。一旦完成，該團隊將通過有效載荷的第一束光 - 這是一個關鍵的里程碑，該任務通過其光學望遠鏡將其第一束激光傳輸到LCRD。

一旦達到第一縷曙光，數據傳輸和激光通信實驗將開始并在整個計劃任務期間繼續進行。

在不同場景中測試激光器

未來，可操作的激光通信將補充射頻系統，今天大多數天基任務都使用無線電頻率系統將數據送回家。ILLUMA-T不是第一個在太空中測試激光通信的任務，但使NASA更接近該技術的操作注入。

除了LCRD，ILLUMA-T的前身還包括2022年TeraByte紅外傳輸系統，該系統目前正在低地球軌道的小型立方體衛星上測試激光通信;月球激光通信演示，在2014年月球大氣和塵埃環境探測器任務期間將數據往返于月球軌道和地球;以及2017年激光通信科學的光學有效載荷，該模型展示了與無線電信號相比，激光通信如何加快地球和太空之間的信息流動。

測試激光通信在各種場景中產生更高數據速率的能力將有助于航空航天界進一步完善未來月球、火星和深空任務的能力。

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