阿尔忒弥斯2号的“激光电话”

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综合编译：齐岳

校对：牧夫天文校对组

后期：王启儒

责任编辑：王启儒

图中展示了猎户座飞船舱外的“猎户座阿尔忒弥斯2号光学通信系统（Orion Artemis II Optical Communications System, O2O）”。

来源：NASA

纵观人类航天历史，通信手段的首选一直是无线电波。相关的技术对我们的航天事业帮助巨大，然而用无线电波通信正逐渐变得过时。就在今年四月阿尔忒弥斯2号任务载着四名宇航员出差月球时，NASA的工程师们悄悄测试了一种激光通讯终端，这项技术也许会改写深空探索的通讯规则。

这台光学通信系统（O2O）由麻省理工学院林肯实验室研制，固定在阿尔忒弥斯2号猎户座飞船的舱外，它是有史以来第一台用于支持载人月球任务的激光通信终端。它抛弃了传统的无线电波，转而使用红外光在飞船与地球间传递信息。红外光与无线电波同属于电磁波，但红外光的波长更短，单束光也就能容纳更多信息。

传统无线电系统在月球任务所需的距离下，传输速度只有每秒个位数的兆比特（Mb，这个单位用于衡量网络传输速度，例如宽带网速，而不是衡量存储容量的兆字节MB）。在常规情况下，O2O能达到每秒260兆比特的下行速率，而位于NASA喷气推进实验室和白沙综合基地的地面站也创下了自己的纪录：不到一小时，两个地面站就完成了接收、处理、转发给任务控制中心的流程。虽然不及你家里的光纤，却比光纤之前的家用宽带强多了。

在尼尔·阿姆斯特朗运行与测试大楼的高顶车间中（位于佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心），技术人员正在组装O2O。照片摄于2023年6月2日。

来源：NASA

在大约十天的旅程中，通信系统在飞船和地面间共传输了484GB的数据。这些数字不只是停留于让技术人员印象深刻的纸面数据，还转化成了震撼整个世界的精彩图片。地落、地升、从月球背面看到的日食，这些惊艳的图像从被拍下来到出现在头版和社交媒体上，只用了几个小时。它们的数据都是由激光带回地球的。

位于澳大利亚堪培拉的量子光学地面站，与猎户座飞船保持了至少15个半小时的双流直播视频连接，让数百万观众得以近乎实时地见证此次任务的进展。也许最重要的是，工程师们证明，完全可以利用市售现成部件来建造地面光学通信站，这极大地降低了大规模推广该技术的门槛。

阿尔忒弥斯2号机组拍摄的日食景象。摄像机位于猎户座飞船的太阳能电池翼上。

来源：PSJ

对于未来（几）十年中将要飞往火星的宇航员，这相当重要。目前的无线电波通讯难以维持长期的深空载人任务所需的实时高分辨率通信。激光通讯的作用并不局限于提供更好的图像；对于远在半个太阳系之外的宇航员来说，那些随着激光传回任务控制部门的信息是保证他们能够活下去的关键。

——The End——

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