LCRD：Laser Communications Relay Demonstration 鐳射通訊中繼演示

NASA的鐳射通訊中繼演示（LCRD）將於今年夏天啟動，將展示鐳射通訊技術的強大動力。隨著先進通訊技術的進步，我們可以從與地球“對話”的新方式中受益。

自1950年代開始太空飛行以來，NASA的飛行任務就一直利用射頻通訊在太空中傳送和傳送資料。鐳射通訊，也稱為光通訊，將進一步賦予任務以空前的資料功能。

為什麼要用鐳射？

隨著科學儀器不斷髮展以捕獲高畫質資料（如4K影片），任務將需要加快將資訊傳輸到地球的方法。藉助鐳射通訊，NASA可以大大加快資料傳輸過程並實現更多發現。

鐳射通訊將使傳回地球的資料比當前的射頻系統多10到100倍。使用當前的無線電頻率系統，將完整的火星地圖傳回地球大約需要九個星期。使用鐳射，大約需要9天。

此外，鐳射通訊系統由於需要的體積，重量和功率較小，因此是執行任務的理想選擇。較少的質量意味著更多的空間用於科學儀器，而較少的功率意味著較少的航天器動力系統消耗。這些都是設計和開發任務概念時對NASA至關重要的考慮因素。

位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德航天中心的首席研究員大衛·以色列說：“LCRD將展示使用鐳射系統的所有優勢，並讓我們學習如何最佳地使用它們”。“透過進一步證明該功能，我們可以開始在更多工中實施鐳射通訊，使其成為傳送和接收資料的標準化方法。”

這個試驗如何實施

無線電波和紅外光都是電磁輻射，其波長在電磁頻譜上的不同點。就像無線電波一樣，紅外線是人眼看不見的，但是我們每天都遇到電視遙控器和加熱燈之類的東西。用於鐳射通訊的紅外光不同於無線電波，因為紅外光將資料打包成更緊密的波，這意味著地面站可以立即接收更多資料。儘管鐳射通訊不一定更快，但可以在一個下行鏈路中傳輸更多資料。

太空中的鐳射通訊終端使用的波束寬度比射頻系統要窄，從而提供了更小的“佔用空間”，可以透過大幅減少有人可以攔截通訊鏈路的地理區域來最大程度地減少干擾或提高安全性。但是，從數千或數百萬英里遠的地方廣播時，指向地面站的鐳射通訊望遠鏡必須精確。甚至零點幾度的偏差都可能導致鐳射完全失去目標。就像四分衛向接收方投擲足球一樣，四分衛需要知道向哪裡傳送足球，即訊號，以便四分衛可以大步向前接球。NASA的鐳射通訊工程師精心設計了鐳射任務，以確保可以進行這種連線。

鐳射通訊中繼演示

LCRD位於地球上空約3。6萬公里高度的地球同步軌道上，它將能夠支援近地區域的飛行任務。LCRD將在前兩年中透過大量實驗來測試鐳射通訊功能，以進一步完善鐳射技術，從而增加我們對未來潛在應用的瞭解。

LCRD位於地球上空約3。6萬公里高度的地球同步軌道上，它將能夠支援近地區域的飛行任務。LCRD將在前兩年中透過大量實驗來測試鐳射通訊功能，以進一步完善鐳射技術，從而增加我們對未來潛在應用的瞭解。

LCRD的初始實驗階段將利用模擬使用者在加利福尼亞州和夏威夷的任務地面站，光學地面站1和2。這將使NASA能夠評估鐳射對大氣的干擾，並支援將支援從一個使用者切換到另一個使用者。在實驗階段之後，LCRD將過渡到支援太空任務，透過紅外激光向衛星傳送資料和從衛星接收資料，以證明鐳射通訊中繼系統的優勢。

LCRD的第一空間使用者將是美國宇航局的我ntegrated LCRD低地球軌道使用者Modem和放大器端子（ILLUMA-T），它被設定為發射到國際空間站在2022年的終端將得到高品質的科學來自空間站上的實驗和儀器的資料，然後以每秒1。2吉位元的速度將該資料傳輸到LCRD。LCRD隨後將以相同的速率將其傳輸到地面站。

LCRD和ILLUMA-T遵循了突破性的2013年月球鐳射通訊演示，該演示透過每秒622兆位元的鐳射訊號下行鏈路資料，證明了月球鐳射系統的功能。NASA還有許多其他的鐳射通訊任務，這些任務目前處於不同的開發階段。這些任務中的每一個都將增加我們對鐳射通訊的好處和挑戰的瞭解，並進一步使技術標準化。

LCRD計劃於2021年6月23日作為有效載荷在國防部航天器上發射。

LCRD由戈達德中心領導，並與美國宇航局在南加州的噴氣推進實驗室和麻省理工學院林肯實驗室合作。

文字：NASA

翻譯：Space Doctor