行星际激光通讯——迄今最快达622M/s！

美国宇航局埃姆斯研究中心负责主管的“月球大气与尘埃环境探测器”(LADEE)上搭载了一台空间激光通信实验载荷，名为“月球激光通讯演示”(LLCD)。

这台设备日前开始运行，向我们展示了在地球之外进行激光双向通讯是可行的，也让未来进行大量数据的星际激光传输成为可能。这项技术未来将可以让深空探测器得以直接向地球发送立体高清视频影像。

Don Cornwell表示：“LLCD设备的目标是验证并建立我们对这项技术的信心，这样在未来的项目中才会考虑将其投入应用。”他说：“这项由麻省理工学院林肯实验室开发的独特技术拥有令人难以置信的应用前景，我们非常高兴能将其装载到卫星上。”

从美国宇航局最初开展航天活动以来，不管是载人登月，航天飞机项目还是所有的自动探测飞船，所有这些项目的通讯手段都是无线电，即所谓“RF”。但这项手段的局限性正逐渐显现，因为在任务期间需要传输的数据量正不断攀升。而空间激光通信技术的发展将赋予美国宇航局新的能力，从而能够让飞船发回分辨率更高的图像，甚至从深空直接传回立体的高清视频录像。

LLCD是美国宇航局首次开展的利用激光替代无线电波进行双向空间通讯的试验系统。康沃尔表示：“相比目前最先进的无线电通讯设备，LLCD将可以使用比前者小25%的功率，传输比前者多出6倍的数据量。并且相比无线电波，激光通讯受到的干扰更小，也不容易发生拥堵现象。”

此次LLCD实验是在美国宇航局的LADEE飞船上开展的，这是一项设计寿命100天，由美国宇航局埃姆斯研究中心负责飞船的设计，建造，组装，测试以及最后的运行控制。LADEE将验证，当年数次阿波罗计划期间有宇航员反映在月球地平线上看到的神秘闪光现象，是否的确是由于悬浮的月球尘埃引发的，除此之外还将对月球稀薄的大气开展考察。

在近日开展的实际验证中，LLCD设备在38.5万公里的距离上，达到了622兆每秒的下载速度，上载速度也达到每秒20兆，从而创造了行星际数据通讯的速度新纪录。

美国宇航局的工程师们表示，这一下载速度比目前最先进的无线电通讯手段的最大传输速率还要快6倍以上，而其上传的速度则更是比目前的设备要快5000倍以上。

LADEE飞船花费30天时间飞行之后已经顺利进入月球轨道，在那之后进行了短暂的设备调试，LLCD随后启动，并将持续运行约30天左右。

LLCD的主要任务是以每秒数亿比特的速度从月球向地球发送数据。这相当于同时传输100部高清电视频道信号。LLCD的上传信号也达到了每秒数千万比特，这些测试将为未来建立星际宽带传输奠定技术基础。

美国宇航局在位于美国新墨西哥州白沙测试场建立了地面接收站，用于接收来自LLCD的信号。一个麻省理工学院的小组设计，制造并测试了这些用于信号接收的终端设备。该小组的成员也将在白沙试验场直接负责信号的接收工作。

除此之外还有两外两处地点，分别是位于美国加州的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)，该机构只负责接收信号。另外一处地点是由欧洲空间局(ESA)负责提供，位于西班牙在非洲的海外领地加那利群岛。这里将具备与LLCD设备之间的双向通讯能力。康沃尔表示：“多个地点将帮助我们最大程度减少由于云层等干扰因素而导致的意外情况。”

LLCD是一项短期试验项目，其将作为美国宇航局未来长期验证项目“长距离通讯中继验证”(LCRD)的预先项目。它同时也是美国宇航局的“技术展示任务”项目的一部分，该项目旨在开发那些能够在太空极端环境下应用的尖端科技。按照目前的计划，LCRD将于2017年前后发射升空。

美国宇航局的工程师们相信这项技术未来将极大扩展地球之外星际空间的通信便利性。在过去，美国宇航局便曾经尝试过利用一些单独的脉冲信号向运行在木星，火星和水星的飞船发送信号。

而在近期，美国宇航局的工程师们还尝试着将一幅达芬奇的名作《蒙娜丽莎》发送给了正在月球轨道运行的“月球勘测轨道器”(LRO)。康沃尔表示：“但这还是在每秒数百比特的速度条件下进行的，而LLCD将是首个光通讯系统，它将以比这快数百万倍的速度进行数据传输。”

在此之前欧洲空间局已经在地球轨道上验证了不同卫星之间进行激光通讯的可行性。就在不久之前欧洲人发射了一颗名为“α卫星”(Alphasat)的试验卫星，并验证了从近地轨道上与另一颗运行在地球静止轨道上的卫星之间开展激光通讯的可信性。而相比欧洲的此次实验，美国人的LLCD设备的通讯带宽将是前者的10倍。

美国宇航局正寻求将激光通讯技术作为该机构下一代空间通讯系统的基础。康沃尔表示：“我们甚至可以设想未来在开展飞往小行星的自动机器人任务时使用激光通讯手段。那样我们就将能传输立体高清视频信号，从而达到近似于现场直播一般的效果。”