美国宇航局在一个天线上使用无线电和激光通信与航天器进行对话

去年 10 月,当 NASA 的 Psyche 任务发射时,船上有一位特殊的乘客:对一种使用激光的新型通信系统进行测试,该系统名为深空光通信 (DSOC) 。该系统于 11 月发回了第一批数据,现在它又达到了另一个里程碑,地球上的混合天线接收到了来自实验的信号。

绝大多数深空任务都使用无线电频率进行通信,这是一种已经使用了数十年的久经考验的技术。然而,无线电通信存在带宽限制,并且随着任务收集越来越多的数据,需要新的通信技术来发送它们。这就是激光或光通信的用武之地,因为这可以将可用带宽比无线电提高 10 倍甚至 100 倍。

既然戈德斯通的实验性混合天线已经证明无线电和激光信号可以通过同一天线同步接收,那么专用混合天线(就像艺术家概念图中所描绘的那样)有一天可能会成为现实。
既然戈德斯通的实验混合天线已经证明无线电和激光信号可以通过同一天线同步接收,那么专用混合天线(就像艺术家概念图中所描绘的那样)有一天可能会成为现实。 NASA/JPL-加州理工学院

DSOC 正在测试使用激光通信从深空飞船发送信号是否可行。但等式的另一半是在地球上接收这些信号。 NASA 的深空网络 (DSN) 负责接收来自这些深空任务的信号,目前正在试验一种可以同时接收无线电和激光信号的混合设计天线。

这种实验性混合天线首次能够接收来自 DSOC 的激光信号和来自 Psyche 的无线电信号。 NASA 喷气推进实验室 DSN 副经理 Amy Smith 在一份声明中表示:“自技术演示启动后不久,我们的混合天线就能够成功、可靠地锁定和跟踪 DSOC 下行链路。” “它还接收到了 Psyche 的射频信号,因此我们首次演示了同步无线电和光频深空通信。”

该混合天线是通过改造现有的无线电天线硬件并在碟形天线的正中心添加一组分段镜子而构建的。这使得激光信号能够被重定向到放置在从碟形结构延伸的长臂上的摄像机。

JPL 通信地面系统副经理兼混合天线交付经理 Barzia Tehrani 解释道:“我们使用镜子、精确传感器和摄像机组成的系统,主动对准并引导来自深空的激光进入到达探测器的光纤。”

其目的是升级 DSN 网络中的更多天线,以同时使用激光和无线电通信,甚至在未来构建新的专用混合天线。 “我们可以让一项资产同时做两件事;将我们的通讯道路转变为高速公路,可以​​节省时间、金钱和资源。”Tehrani 说道。


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