NASA的激光通信系统将以260Mbps速率从月球传回4K视频

美国国家航空航天局（NASA）在正在进行的阿耳忒弥斯二号载人绕月任务中，首次大规模启用新一代激光通信系统，为地球观众带来更高质量的月球实时画面，也标志着深空通信方式从传统无线电向高速光学链路的重大转型。 这一系统名为“猎户座阿耳忒弥斯二号光学通信系统”（Orion Artemis II Optical Communications， 简称 O2O），安装在“猎户座”飞船上，根据NASA介绍，其下行速率最高可达每秒260兆比特，支持从月球直接传回超高清4K视频。

O2O的引入意味着阿波罗时代以无线电为主的深空通信技术正在被更高效的光学方案所取代。 负责该项目的经理史蒂夫·霍洛维茨表示，在260 Mbps的数据速率下，O2O可以从月球传回4K高清录像，同时还将承担下行和上行各类任务指令与数据，包括操作流程、图片、飞行计划等，在猎户座与地面任务控制中心之间构建起一条高带宽的光学数据通道。

为保证激光链路的稳定性，NASA在美国西南部和西海岸部署了地面激光站，分别位于新墨西哥州拉斯克鲁塞斯以及加利福尼亚州的桌山地区，这些地点因晴天多、云量少等有利气象条件而入选，以尽可能减少大气和天气对光学通信的干扰。 NASA工程师指出，相比传统无线电系统，激光通信不仅可以在单位时间内传输更大量的数据，而且相关设备更为紧凑、轻量，有助于减少飞船上的体积与重量占用。

得益于系统“瘦身”，猎户座舱内可释放出更多空间用于船员活动和科研设备搭载，被视为对阿波罗时期技术的一次全面升级。 当年阿波罗任务依赖S波段无线电将阿姆斯特朗和奥尔德林踏上月球表面的黑白影像传回地球，而阿耳忒弥斯二号所用的成像设备与通信方案则要先进得多。 本次任务中，宇航员将使用尼康数字相机拍摄月球景观，其中包括人类可能从未亲眼见过的月球背面区域，这些画面将通过O2O系统回传，为地球观众呈现前所未有的实时视觉体验。

尽管光学通信成为此次任务的一大亮点，NASA仍将传统无线电网络视为关键支撑与备份。 猎户座将继续通过NASA深空网络（Deep Space Network）保持射频联络，这一遍布加利福尼亚、西班牙和澳大利亚的大型天线阵列长期承担“旅行者”号、火星探测车等深空任务的通信工作，将在激光链路受大气或光学条件影响时提供冗余保障。

NASA也预先规划了阿耳忒弥斯二号任务中的一段通信中断窗口：当飞船飞至月球背面时，约41分钟内将与地球完全失去联系。 由于月球实体遮挡，无论是激光信号还是深空网络的无线电信号都无法穿透，只有在猎户座重新绕出月球背面后，通信才会恢复。

对于260 Mbps这一数据速率，NASA强调，这在深空场景中已属显著跃升，但并非该机构激光通信能力的上限。 此前的激光通信演示任务曾实现高达622 Mbps的数据传输速率，一些近地轨道项目则进一步将速度提升到每秒200吉比特。 然而，在近24万英里（约38.4万公里）的地月距离上，能够稳定提供260 Mbps的下行带宽，已经足以支撑高质量的月球高清视频和大容量科学数据回传，为人类在地球上见证“重返月球”提供了前所未有的技术条件。