跨越亿英里：NASA深空激光通信刷新纪录

随着激光通信技术的发展，人类在深空探索中的数据传输能力迎来了新的里程碑。近日，美国宇航局（NASA）的深空光学通信技术已成功验证：激光编码数据能够在跨越数百万英里（相当于地球至火星的距离）后，依然实现可靠的传输、接收与解码。

该技术验证任务于2023年随Psyche号探测器升空，历经近两年运行，近日完成了第65次、亦是最后一次通信测试，在高达2.18亿英里（约3.5亿公里）的距离上，成功向Psyche号探测器发送激光信号并接收其回传。

NASA临时局长Sean Duffy表示：“NASA正引领美国迈向火星之路。激光通信技术的突破，使我们距离实现高清视频流的实时传输、并以史无前例的速度从火星表面回传宝贵数据更近一步。技术开启探索之门，我们正致力于测试和验证引领深空探索新时代所需的关键能力。”

深空光通信演示项目在发射仅一个月后，便成功向地球传回信号，并与Psyche号探测器上的光学终端建立了稳定连接。

美国宇航局总部空间技术任务局副局长Clayton Turner表示：“NASA技术项目的使命是在严苛的太空环境中验证硬件的极限和性能。两年来，这项技术的表现远超预期，展现出堪比家用宽带的传输速率。”

2023年12月11日，该系统实现了历史性突破，以每秒267兆比特（Mb）的峰值速率，从距地球1900万英里（约为月地距离的80倍）的深空实时传回超高清视频。随后在2024年12月3日，再次创造纪录：成功从3.07亿英里外（超过地球与火星的平均距离）下行传输Psyche号探测器数据。整个实验期间，地面终端共接收了高达13.6太比特（Tb）的数据。

该项目由美国宇航局喷气推进实验室（JPL）负责管理，系统由安装在Psyche号航天器上的飞行激光收发器，以及两个地面收发站共同组成。位于JPL桌山设施的一台3 kw上行链路激光器向探测器发射激光信标，帮助其准确指向地球，确保光通信链路的建立。

在实验过程中，团队必须克服极大的技术挑战。Psyche号与地球均处于高速运动中，即便以光速传播，信号也需数分钟才能抵达目的地。通过地面与飞行端激光器的精确校准，NASA团队成功验证了光通信技术在未来太阳系深空探测中的可行性。

实验的另一关键在于接收和解析跨越数百万英里后极其微弱的光信号。为此，项目选择位于圣地亚哥县的加州理工学院帕洛马天文台作为主要下行站。帕洛马天文台的200英寸望远镜凭借巨大的集光面积，能够捕获最微弱的光子，并将其传导至高效探测器阵列，实现信号解码与数据还原。

美国加利福尼亚的光学通信望远镜实验室

深空光通信项目技术专家、喷气推进实验室主管Abi Biswas表示：“我们经历了重重挑战，从恶劣天气导致地面站停运，到南加州野火影响团队成员。但我们始终坚持了下来，我为团队能够每周与Psyche号持续完成光学数据收发任务而深感自豪。”

NASA JPL 制作了一段视频，介绍了深空光学通信实验如何刷新纪录，以及这项技术演示如何为未来实现火星距离乃至更远距离的高带宽数据传输铺平道路，具体见原文链接：https://optics.org/news/16/9/37