美国宇航局终端首次向太空传输激光通信上行链路

美国宇航局的 LCOT（低成本光学终端）是一个由经过改装的商用硬件制成的地面站，它首次向 TBIRD（太字节红外传输）传输了激光通信上行链路，TBIRD 是一个以前在低地球轨道上运行的纸巾盒大小的有效载荷。

在首次实况天空测试中，NASA 的 LCOT 产生了足够的上行链路强度，使 TBIRD 有效载荷能够识别激光信标、连接并维持与地面站的连接超过三分钟。这次成功的测试标志着激光通信的一项重要成就：将 LCOT 的激光信标从地球连接到 TBIRD 需要 1 毫弧度的指向精度，相当于从八个美式足球场外击中 3 英尺的目标。

此次测试是TBIRD 在其为期两年的成功任务中取得的众多激光通信成就之一。在 2024 年 9 月 15 日完成任务之前，有效载荷以创纪录的每秒 200 千兆位的速度传输。在实际使用中，TBIRD 与 LCOT 的三分钟连接时间足以返回超过五兆字节的关键科学数据，相当于一次传输超过 2,500 小时的高清视频。正如 LCOT 天空测试所证明的那样，激光通信的超高速能力将使科学任务在比以往更远的飞行距离中保持与地球的连接。

美国宇航局的 SCaN（空间通信和导航）项目办公室正在各种轨道上实施激光通信技术，包括即将到来的阿尔忒弥斯二号任务，以展示其对该机构探索、创新和激发发现的使命的潜在影响。

“光学或激光通信可以传输比无线电波多 10 到 100 倍的数据，”副副管理员兼 SCaN 项目经理 Kevin Coggins 说道。“从字面上看，这是未来的潮流，因为它将使科学家能够从他们的任务中获得越来越多的数据，并将成为往返火星的宇航员的重要生命线。” 

历史上，太空任务使用无线电频率向太空发送和接收数据，但随着科学仪器捕获的数据越来越多，通信设备必须满足日益增长的需求。用于激光通信的红外光以比无线电更短的波长传输数据，这意味着地球上的地面站每秒可以发送和接收更多的数据。 

LCOT 团队继续通过与 NASA 的LCRD（激光通信中继演示）进行额外测试来完善指向能力。随着 LCOT 和该机构的其他激光通信任务继续在连接性和可访问性方面达到新的里程碑，它们展示了激光通信的潜力，可以彻底改变科学家获取有关地球、太阳系及其他新数据的途径。 

“这证明了整个团队的辛勤工作和技能，”LCOT 项目负责人 Haleh Safavi 博士说。“我们使用非常复杂和敏感的传输设备，必须以极高的精度进行安装。这些结果需要各个层面的快速规划和执行。” 

TBIRD 和 LCRD 等实验只是 SCaN 的多项太空激光通信演示中的两项，但强大的激光通信网络依赖于地球上易于重新配置的地面站。LCOT 地面站展示了政府和航空航天业如何建造和部署灵活的激光通信地面站以满足各种 NASA 和商业任务的需求，以及这些地面站如何为通信技术和极高数据量传输打开新的大门。 

美国宇航局的 LCOT 由该机构位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心开发。TBIRD 是与位于列克星敦的麻省理工学院林肯实验室 (MIT-LL)合作开发的。TBIRD 的飞行和操作由美国宇航局戈达德、位于加利福尼亚州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心、位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室、MIT-LL 和位于加利福尼亚州欧文的Terran Orbital Corporation共同完成。LCOT 和其他激光通信演示的资金和监督来自位于华盛顿美国宇航局总部空间操作任务理事会内的(SCaN)空间通信和导航计划办公室。