激光通讯系统是未来发展方向.doc

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1、激光通讯系统是未来发展方向　　　　在太空中，没有人会听到你的尖叫——因为声音不会在真空中传播，而且你需要某种类型的无线电波中继携载这些信息，况且太空距离非常遥远。无线电波适用于任何类型的通讯，例如：拍摄冥王星、火星、以及木星北极“地狱之花”。所有这些数据流都是通过无线电波传输至地球，广义上讲，无线电也是一种光，是一种非常微弱的光，无线电波具有光的波粒二象性。但这意味着空间通信会受到最棘手、最不便的规则限制——光速是有限的。　　当前人类太空通讯仍处于“拨号时代”　　由于全球首颗人造卫星发射于61年前，太空飞船依赖无线电波与地球进行通讯。但是无线电波存在局限

2、性，电波非常拥挤，更糟糕的是，无线电信号随距离增大而递减。面对日益增多的太空信号量，以及太阳系内多颗人造卫星和探测器交叉信号传输，美国宇航局和其他太空机构正在研究如何支撑和加快太空通讯。一些多层面公共工程项目正在建设中，便于空间通讯进入太空时代。　　　　在地球上，无论你在哪里，通讯都是即时的，这要归功于我们构建互联网的一系列通信设备。无线电波很容易穿过地球大气层传播，而手机和人造卫星技术能够在任何地方保持信息通畅。当信号传输较大距离时，无线电波会扩散，因此通讯传输需要大功率设备和大型天线。我们在太空通讯领域投入较大，相应的技术不断地升级，目前地球至火星的

3、信号传输率为每秒1.5Mb，火星距离地球平均2亿公里；地球至冥王星的信号传输率为每秒1Kb，冥王星距离地球75亿公里。　　美国宇航局推进实验室特别项目主管史蒂芬?利奇滕（StephenLichten）说：“从冥王星向地球传输一张图片的速度是火星向地球传输速度的1500倍，我们可以将机器人发送至太阳系之外，但是它们仍然以拨号连线进行通讯。”　　深空网络能力有限　　几乎总是满负荷运行　　通常情况下，太空飞船通过“深空网络（DSN）”与地球进行联系，深空网络是由美国宇航局运营的一个巨大无线电天线阵列，该天线网络分布在全球3个地点，它是全球“太空舰队”的生命线，

4、但是深空网络工作能力有限，而且它们几乎总是满负荷运行。利奇滕说：“当地球轨道遍布通讯任务时，我们当前的调度技术协调得非常好。然而随着太空任务的日益增多，将变得更具挑战性，例如：在同一时间有大量的发射计划，而且它们发射目的地是相同的。”　　2017年，美国宇航局火星项目主管表示，美国宇航局非常关注深空网络，很可能该系统在2020年和2021年超负荷运行，届时会有大量火星太空任务，其中包括：SpaceX、印度、阿联酋、欧洲航天局和美国宇航局的火星探测器。作为回应，利希滕说：“美国宇航局将进行大量升级和改造，来应对通讯超负荷现象，包括与其他国家建立合作关系，以

5、及获得美国摩海德州立大学的技术支持，在必要的时候使用其他机构的天线设备。这些措施将很大程度地减少美国宇航局对于火星通讯拥堵的顾虑和担忧。”　　　　尽管如此，通讯容量问题并未消除，因此深空网络天线阵列的更新升级正在进行之中。深空网络项目主管桑尼?吉劳克斯（SonnyGiroux）说：“未来需求将远大于可用性。”据悉，目前Peraton公司与喷气推进实验室签订深空网络天线阵列运营的分包合同。近期Peraton公司与美国宇航局共同开发了一个项目，对每个天线装配4个独立的深空接收器，这样可以实现一个天线完成4个天线的工作。太空飞船能同时向地球拨打电话，同时软件可

6、以分类数据流。这意味着地球轨道近30个太空飞船试着与地球建立通讯时能分类数据，同时不会接收到一些熟知的乐曲。　　甚至还有更好的解决办法，美国宇航局正在测试一种叫做“中断容错网络”的星际互联网络，它基本上是一种中继站系统，能够中转信息数据，作为一个缓冲，避免信息延迟或者出现故障，未来太空飞船可能拥有自己的小型中继站。目前，美国宇航局正在做这一方面的积极尝试，计划今年5月份发射的火星任务建立小规模中继站，届时将携载两颗中继卫星，发送飞船下降和着陆的实况信息。　　　　预计“洞察号火星登陆器（InSightMarslander）”最早于今年5月份发射，11月26

7、日登陆火星表面，它将研究火星历史和内部结构。通常情况下，像“洞察号火星登陆器”这样的太空任务准备登陆，它将使用“火星轨道勘测器”或者“火星奥德赛轨道器”作为与地球通讯的中继站。但是这两颗探测器在这段时间里无法提供帮助，因为它们并不处于合适的空间位置，将信息数据直接发送至地球。因此，美国宇航局将部署两颗叫做“火星立方1号（MarsCubeOne）”的中继卫星，它们将具有无线电中继作用。“火星立方1号”任务主管、喷气推进实验室工程师安迪?克雷什（AndyKlesh）称，这两颗卫星将能够接收到“洞察火星登陆器”下降时的信息，然后再发送至地面工作人员，整个过程确

8、保一切运行正常。　　人们仅需等待1个小时，就能知道价值10亿美元的太空飞船是否完