极客网·网络通信12月18日 美国国家航空航天局（NASA）日前在国际空间站上成功完成一次里程碑式实验——首次在激光通信中继演示(LCRD)设备与集成LCRD低地轨道用户调制解调器和放大器终端(ILLUMA-T)之间建立了一条双向激光通信链路，并以每秒1.2Gbps的速度交换数据。
图1. NASA在戈达德洁净室中测试的ILLUMA-T有效载荷。该载荷被安装在国际空间站上，通过NASA的LCRD演示更高的数据速率
2023年12月5日，NASA在国际空间站上进行的一项技术实验首次完成了与在轨激光中继系统的激光连接，并成功交换了数据，这表明NASA的第一个双向端到端激光中继系统获得成功。
图2. NASA的ILLUMA-T有效载荷通过激光信号与LCRD通信
激光通信（也被称为光通信）使用红外光而非无线电波来发送和接收信号。由于红外光的波长更短，可以使航天器能够传输更多的数据，从而显著提高了数据传输的效率，并加快科学发现的步伐。
图3. 激光通信的好处：更有效、更轻便、提高安全性、更灵活的地面通信
11月9日，NASA的SpaceX第29次商业补给服务任务向国际空间站发射了货物和新的科学实验设备，包括ILLUMA-T有效载荷。在抵达后，它被安装在空间站的日本实验舱的设施上。
图4. 2023年11月9日，运载龙飞船（Dragon）的SpaceX猎鹰9号火箭从NASA佛罗里达州肯尼迪航天中心的39A发射场发射升空，这是SpaceX第29次为NASA向国际空间站提供商业补给服务
ILLUMA-T和LCRD是NASA空间通信和导航(SCaN)计划的一部分，旨在展示激光通信技术如何显著地造福于科学和探索任务。
NASA SCaN高级通信和导航技术部主任Jason Mitchell博士说，“我们首次演示了ILLUMA-T与LCRD之间的连接，证明激光通信是未来发展方向。激光通信不仅将从科学任务中返回更多数据，而且可以作为NASA关键的双向链路，使宇航员在探索月球、火星和其他地方时与地球保持联系。”
LCRD是该部门2021年发射的中继器，已经进行了300多次实验，以帮助NASA改进激光通信技术。
NASA空间通信和导航架构师David Israel说，“我们已经证明可以利用激光通信克服空间通信技术方面的挑战，现在正在进行操作演示和实验，这将使我们能够优化将经过验证的技术融入我们的任务，最大限度提高空间探索和科学水平。”
图5. NASA的激光通信路线示意图
据悉，LCRD是NASA与工业界、学术界和其他政府机构一起进行的实验。ILLUMA-T现在是LCRD的第一个空间用户实验，后续NASA还将继续进行LCRD实验。
ILLUMA-T获得了NASA空间通信和导航(SCaN)项目资助，其有效载荷由NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理，合作伙伴包括位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心的国际空间站项目办公室以及位于马萨诸塞州列克星敦的麻省理工学院林肯实验室。
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