NASA的ILLUMA-T有效载荷通过激光信号与LCRD通信。资料来源：美国宇航局/戴夫瑞安

美国宇航局使用国际空间站（一个足球场大小的绕地球运行的航天器）来了解更多关于在太空中生活和工作的信息。20多年来，空间站为生物学、技术、农业等领域的调查和研究提供了一个独特的平台。它是宇航员进行实验的家园，包括提高NASA的空间通信能力。

2023年，美国宇航局将向空间站发送一项名为集成LCRD低地球轨道用户调制解调器和放大器终端（ILLUMA-T）的技术演示。ILLUMA-T和2021年12月发射的激光通信中继演示（LCRD）将共同完成NASA的第一个双向端到端激光中继系统。

通过ILLUMA-T，美国宇航局的空间通信和导航（SCaN）项目办公室将展示空间站激光通信的力量。激光通信系统使用不可见的红外光以更高的数据速率发送和接收信息。有了更高的数据速率，任务可以在一次传输中将更多的图像和视频发送回地球。一旦安装在空间站上，ILLUMA-T将展示更高的数据速率对低地球轨道任务的好处。

“激光通信为任务提供了更大的灵活性和从太空获取数据的快速方式，”NASASCaN计划前副副局长Badri Younes说。“我们正在将这项技术整合到地球附近，月球和深空的演示中。

除了更高的数据速率外，激光系统更轻，功耗更低，这是设计航天器时的一个关键优势。ILLUMA-T的大小与标准冰箱差不多，将被固定在空间站的外部模块上，以便与LCRD进行演示。

目前，LCRD正在展示距离地球22，000英里的地球同步轨道激光中继的好处，通过在两个地面站之间传输数据并进行实验以进一步完善NASA的激光能力。

“一旦ILLUMA-T进入空间站，终端将以每秒1.2千兆位的速度向LCRD发送高分辨率数据，包括图片和视频，”ILLUMA-T副项目经理Matt Magsamen说。“然后，数据将从LCRD发送到夏威夷和加利福尼亚的地面站。该演示将展示激光通信如何使低地球轨道任务受益。

美国宇航局的激光通信路线图：在各种空间条件下的多个任务中展示激光通信能力。资料来源：美国宇航局/戴夫瑞安

ILLUMA-T作为SpaceX为NASA执行的第29次商业补给服务任务的有效载荷发射。在发射后的前两周，ILLUMA-T将从龙飞船的后备箱中取出，安装在空间站的日本实验模块暴露设施（JEM-EF）上，也称为“Kibo” - 在日语中意为“希望”。

有效载荷安装后，ILLUMA-T团队将进行初步测试和在轨检查。一旦完成，该团队将通过有效载荷的第一束光 - 这是一个关键的里程碑，该任务通过其光学望远镜将其第一束激光传输到LCRD。

一旦达到第一缕曙光，数据传输和激光通信实验将开始并在整个计划任务期间继续进行。

在不同场景中测试激光器

未来，可操作的激光通信将补充射频系统，今天大多数天基任务都使用无线电频率系统将数据送回家。ILLUMA-T不是第一个在太空中测试激光通信的任务，但使NASA更接近该技术的操作注入。

除了LCRD，ILLUMA-T的前身还包括2022年TeraByte红外传输系统，该系统目前正在低地球轨道的小型立方体卫星上测试激光通信;月球激光通信演示，在2014年月球大气和尘埃环境探测器任务期间将数据往返于月球轨道和地球;以及2017年激光通信科学的光学有效载荷，该模型展示了与无线电信号相比，激光通信如何加快地球和太空之间的信息流动。

测试激光通信在各种场景中产生更高数据速率的能力将有助于航空航天界进一步完善未来月球、火星和深空任务的能力。

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