【技术创新】NASA向高速空间互联网迈出第一步
来源：发布时间：2017-06-27
2017年3月23日
工程师对激光通信中继演示（LCRD）项目上2个光学组件的万向坐标系和锁存器元件进行检查。
该光学模块组合调制解调器和电子控制器，成为LCRD的飞行有效载荷。
图片提供：NASA戈达德太空飞行中心Sandra Vilevac
激光通信中继演示（LCRD）项目将帮助NASA以最佳途径对激光通信系统进行操作了解。LCRD可以使诸如科学数据下行和宇航员通信方面的航天器和地球间更高数据速率连接成为可能。
LCRD项目负责人、NASA空间技术任务局副局长Steve Jurczyk指出，LCRD是执行NASA愿景中近地和深空光学通信任务的下一步工作。此空间通讯技术具有变革性潜在优势，该项目工作人员很高兴与人类探索与运行任务局太空通讯和导航项目办公室、麻省理工学院（MIT）林肯实验室和美国空军一起在此项目进行合作。
激光通信，也称作光学通信，在一束光上进行数据编码，然后在航天器之间，以及最终向地球终端进行传输。此技术提供了比当前射频（RF）通信系统高出10到100倍数码率的传输速度。
同样重要的是，激光通信系统可以比无线电系统小很多，这使得航天器通信系统在尺寸、重量和电力要求方面较低。这样的性能将对人类进行探月、火星探测，乃至更远的深空探测至关重要。
该项目仪器开发负责人，NASA总部空间通信和导航项目办公室先进通信和导航部门负责人Don Cornwell指出，LCRD的设计目标是进行多年运行，将使NASA能够掌握对这项颠覆性新技术进行优化利用。研究人员也正在为国际空间站设计1个激光终端，将能使用这种技术，在空间站到地面站间实现gbps数码率的LCRD中继数据。该项目计划于2021年进行新终端飞行，在测试完毕后，希望NASA更多地球轨道运行任务对该模式进行复制飞行，通过LCRD向地面传输中继数据。
该任务建立在月球激光通信中继演示（LLCD）项目的基础上，该开创性的任务于2013年成功搭载月球大气尘埃和环境资源探险者飞行任务。如果说LLCD首次证明其地球低轨道激光通信高数码率传输能力，那么，LCRD将证实该技术的运行寿命和可靠性。该任务也将在不同的环境条件和运行情景下对LCRD工作能力进行测试。
关于现有通信系统，LCRD项目首席专家Dave Israel表示，多年来对RF通信技术学到很多，了解该技术的大部分工作原理。基于LCRD，研究人员将有机会利用激光通信在不同天气条件下和一天的不同时间进行效果测试，以获得经验。
LCRD设计运行功能预计维持2到5年。在加州和夏威夷桌山（Table Mountain）地区装配2个激光调制解调器（modems）地面终端，这将展示LCRD在两个站之间的双向通信能力，LCRD将匹配地球自转（地球同步轨道），放置在这两个站点之间的1个轨道上。
LCRD有效载荷包括由1个空间转换单元组件与2个相同的光学终端连接，起到数据路由器的作用。该空间转换单元组件还与1个RF下行链路相连接。
这些调制解调器将数字式数据解译为激光或者RF信号，再进行返回式传输。一旦数据转换成激光形式后，此光学组件将向地球发送数据。要达到这一目的，该组件必须精确指向接收和传输数据。电子控制器（CE）组件对制动器进行指示，在航天器任何运动或振动情况下，帮助进行望远镜指向和稳定工作。
LCRD最近成功地通过了一项关键决策点审查，已转向进入开发集成和测试阶段。在此期间，工程师将确保航天器仪器发射后，每个组件可实现预期工作效果。该发射任务将于2019年夏季执行。
LCRD团队由马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心领导。该团队合作伙伴包括：加州帕萨迪纳NASA喷气推进实验室（JPL），麻省理工学院（MIT）林肯实验室。
LCRD是NASA空间技术任务局技术演示任务的其中1个项目，该任务进行跨领域技术和能力系统水平展示，并致力于缩小科学和工程挑战与所需技术创新水平之间差距，促进包括LCRD在内的新空间任务的发展。
华盛顿NASA总部空间通信和导航项目（SCaN）办公室进行该任务的相关战略和计划监督工作，保证了这一任务的完成。这些能力形成NASA所有任务，其中包括LCRD的主干，提供了从航天器到地面的关键性连接任务。获取更多关于SCaN的信息，请访问：https://www.nasa.gov/directorates/heo/scan/index.html。
原文题目：NASA taking first steps toward high-speed space internet
（王化编译，殷永元审核）
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