美国国家航空航天局(NASA)的激光通信演示创造了深空通信记录

B站影视 2024-12-26 10:42 9

摘要:但是,无线电波在传输过程中会受到各种因素的干扰,即便是现在技术如此发达,我们仍然不能保证从地球发射到远离太阳系的探测器之间的数据传输总是顺利的。

我们都知道,无线电波在太空中传播的速度是光速,这也是人类以这种方式进行太空探索的基础。

但是,无线电波在传输过程中会受到各种因素的干扰,即便是现在技术如此发达,我们仍然不能保证从地球发射到远离太阳系的探测器之间的数据传输总是顺利的。

科学家一直在探索其他的通信方式,激光通信就是其中一种备受关注的方案。

激光的好处是可以形成非常细的光束,这样就能够以极高的传输速率进行数据交换,而且激光通信对环境的适应性要比无线电波强很多。

NASA喷气推进实验室的项目运营负责人Meera Srinivasan表示,激光通信的高传输速率可能会改变人类在太空探索中的数据传输方式,成为探索太阳系的一种强大的工具。

这项技术已经取得了很多成果。今年夏天,NASA演示了它的深空光学通信技术,这项技术的演示是从地球向约2.9亿英里(4.6亿公里)之外的灵神星号探测器发送激光信号,这一距离打破了之前激光通信的记录。

灵神星号是一个直径仅有几百米的小行星,它的表面非常粗糙,而且有很多裂缝,这些都是激光通信的大敌,因为激光信号很容易因为这些干扰而丢失。

为了保证信号的稳定,NASA建立了一个包含两个地面站和一个飞行激光收发器的系统。

地面站分别位于加州圣迭戈县和赖特伍德附近,两个地面站同时接收灵神星号发来的信号,进行数据合成,这样可以大大提高接收信号的稳定性。

技术专家Abi Biswas介绍道:“我们已经证明了这个系统的有效性,两个地面站接收到的数据有很好的重复性和一致性。”

随着技术的不断发展,激光通信有望支持更复杂的科学任务,比如人类在火星以及更远地区的探索。

我们知道,无线电波传输数据的速率是光速,而激光传输数据的速率则是无线电频率的100倍,这样一来,用激光来传输数据,就能够节省大量的时间。

整个演示过程持续了近半年,在这个时间里,灵神星号不断向地面发送数据,这些数据包括一些艺术作品、高清视频等特殊的数据集。

根据项目组提供的数据,在灵神星号距离地球3300万英里时,激光通信的速率已经达到了267兆比特每秒,这是一个非常惊人的速度。

而当灵神星号逐渐靠近地球时,这个速度并没有减慢,反而越来越快。当探测器距离地球1900万英里时,我们收到了第一个超高清视频,这个视频的数据量接近11TB,如果用无线电频率来传输的话,即便是一整年也传输不完。

根据专家提供的数据,整个传输过程用时不到一个小时,这个速度简直令人难以置信。

这个项目验证了光学通信在深空环境中的可行性,也为未来的深空探测提供了新的思路。虽然这项技术还处于不断测试和优化的阶段,但大家对它寄予了很大的期望。

随着技术的不断发展,激光通信有望成为主流的太空通信方式。这个项目虽然已经结束了第一阶段的操作,但显然它还有很多可以优化和改进的地方。项目组已经制定了新的计划,将会在未来继续测试这个系统。

这次演示中取得的成果足以让人兴奋了,我们下载的数据接近11TB,这个量对于现在的网络来说并不算什么,但是对于太空中的探测器来说,却是一个巨大的挑战。

灵神星号搭载的是一台固态硬盘,容量为30TB,如果使用激光通信,下载11TB的数据大约只需要一个小时,而剩下的19TB的数据可以用来存储探测器拍摄到的各种珍贵资料和实验数据。

项目组计划将激光通信与其他技术结合起来,以便能够更好地应对各种复杂的任务,比如将来去火星或者更远的地方时,可能需要同时传输多个数据流,那时候激光通信就能够发挥它巨大的优势了。

来源:晓琦的科学世界

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