美國太空總署雷射通訊示範創造深空紀錄，完成第一階段

深空光通訊技術演示已經完成了幾個關鍵里程碑，最終向距離地球最遠的火星發送了訊號。

美國宇航局的深空光通訊技術演示打破了另一項記錄今年夏天透過發送從地球到 NASA 的 Psyche 太空船，距離約 2.9 億英里（4.6 億公里）。當我們的行星和火星相距最遠時，這兩個行星之間的距離相同。

在 7 月 29 日達到這一里程碑後不久，該技術演示就結束了自 2023 年 10 月 13 日在 Psyche 上啟動以來的第一階段運作。

「這一里程碑意義重大。雷射通訊需要非常高的精度，在我們推出 Psyche 之前，我們不知道在最遠的距離上我們會看到多少性能下降，」該項目的營運負責人 Meera Srinivasan 說道。太空總署位於南加州的噴射推進實驗室。 “現在我們用來追蹤和定位的技術已經得到驗證，證實光通訊可以成為探索太陽系的一種強大且變革性的方式。”

由噴射推進實驗室管理的深空光通訊實驗由一個飛行雷射收發器和兩個。加州理工學院歷史悠久的 200 英寸（5 米）孔徑海爾望遠鏡位於加利福尼亞州聖地亞哥縣的加州理工學院帕洛瑪天文台，充當激光收發器將數據發送到的下行鏈路站。位於加州賴特伍德附近的噴射推進實驗室桌山設施的光通訊望遠鏡實驗室充當上行鏈路站，能夠發射 7 千瓦的雷射功率，將數據發送到收發器。

透過以高達 100 倍的速率傳輸數據雷射可以傳輸複雜的科學資訊以及高清圖像和視頻，當太空人前往火星及更遠的地方時，這些資訊是支持人類下一次巨大飛躍所需要的。

至於太空船，普賽克保持健康穩定，利用離子推進加速飛向火星和木星之間主要小行星帶中富含金屬的小行星。

超越目標

此技術演示的數據以近紅外光編碼的比特形式發送到 Psyche 或從 Psyche 發送出去，近紅外光的頻率比無線電波更高。更高的頻率可以將更多的資料打包到傳輸中，從而實現更高的資料傳輸速率。

即使 Psyche 距離地球約 3,300 萬英里（5,300 萬公里），相當於火星距離地球最近的距離，該技術演示仍能以系統每秒 267 兆位元的最大速率傳輸資料。此位元率類似於寬頻網路下載速度。正如預期的那樣，隨著太空船行駛得更遠，它發送和接收資料的速率會降低。

6 月24 日，當Psyche 距離地球約2.4 億英里（3.9 億公里）時（超過地球與太陽之間距離的2.5 倍），該計畫實現了每秒6.25 兆位元的持續下行鏈路資料速率，最高速率每秒 8.3 兆位元。雖然這個速率明顯低於實驗的最大值，但它遠高於使用相當功率的射頻通訊系統在該距離上所能達到的速率。

這是一個測試

深空光通訊的目標是展示能夠以比其他空間更高的速度可靠地傳輸資料的技術射頻系統等技術。為了實現這一目標，該專案有機會測試藝術和高清影片等獨特的數據集以及來自 Psyche 太空船的工程數據。

例如，一個下行鏈路包括亞利桑那州立大學“心靈靈感”藝術作品的數位版本、團隊寵物的圖像，以及一段45 秒的超高清視頻，該視頻惡搞上個世紀的電視測試模式，描繪了來自地球和地球的場景。

該技術演示於 2023 年 12 月 11 日從 1900 萬英里外的 Psyche 宇宙飛船上向地球傳輸了第一段來自太空的超高清視頻，其中有一隻名叫 Taters 的貓。

「該系統的一個關鍵目標是證明數據速率的降低與距離的平方反比成正比，」Abi Biswas 說，JPL 的專案技術專家。 “我們實現了這一目標，並通過雷射在 Psyche 航天器之間傳輸了大量的測試數據。”在演示的第一階段，已下載了近 11 個太比特的資料。

飛行收發器已斷電，並將於 11 月 4 日重新通電。

噴氣推進實驗室項目飛行運營負責人肯·安德魯斯 (Ken Andrews) 表示：“我們將打開飛行激光收發器並對其功能進行簡短檢查。” “一旦實現這一點，我們就可以期待在今年晚些時候開始的後連接階段以完整的設計能力運行收發器。”