美国空间激光通信2017年进展-搜狐

本文转载自天地一体化信息网络

　　作者：陈小柒（中国电科7所）

空间激光通信技术具有传输容量大、安全保密性强、系统终端体积小/质量轻/功耗低等优势，成为未来空间链路的发展方向。美国早期所开展的激光通信演示系统（OCD）以及转型卫星通信系统（TSAT）等项目，为其积累了大量技术经验。而近年来，美国国家航空航天局（NASA）更是积极推进空间激光通信项目的发展，加速空间激光通信技术的研发与验证，为未来空间海量数据的传输寻求解决方案。

　　1、激光通信中继验证（LCRD）项目进入集成与测试工作阶段

2017年2月NASA的（LCRD）项目成功通过关键设计审议，并已于12月开始进行开发集成与测试阶段，正为2019 年新一阶段的项目启动（原计划最早于 2017 年启动）积极准备。早在 2013 年，作为即将进行的 “激光通信中继演示”的先期预演，NASA成功验证了从月球进行高速数据传输的激光通信试验（LLCD），创下 622 Mbps 的下载速率纪录。

LCRD 将验证激光与射频通信的数据中继能力，接收地面站的光束信号，然后系统将信号中继到另一个远距离地面站。其他计划中的试验项目还包括：测试可供位于不同地点的多个用户使用的数据多路传输技术；类似于数字视频录像机的存储/前传能力，将视频类信息加以存储并以较低数据率进行中继；测试所有不同天气条件和时间下的激光通信性能，并学习如何充分利用其优点。MIT林肯实验室将为此次试验提供光学系统模块。

　　2.光通信与传感器演示项目再次成功发射1.5U卫星

2017年11月，NASA研制的两个创新型1.5U立方体卫星在美国沃洛普斯飞行试验场成功发射。这两个立方体卫星是为NASA的第二个“光通信与传感器演示（OCSD）”任务而发，此次任务主要验证未来小型卫星的数据高速光传输与小卫星间的近距离操作能力。

OCSD上的激光通信系统与其他空间激光通信系统不同，该激光器安装在航天器上，光速的指向需要依靠控制整个航空器的方向来进行，这使得该激光系统比以往任何太空中飞行的系统都要更为紧凑。最为关键的是，它无需捕获、指向与跟踪（APT）系统，仅靠卫星自身的姿态控制实现对准，因此飞行器的姿态控制是其关键能力之一。OCSD项目曾于2015年发射立方体卫星，但因卫星姿态控制系统问题，未能完成星上激光通信载荷的测试。此次发射的两颗卫星，吸取了2015年任务失败的经验。

　　3.推进深空光通信（DSOC）项目终端达到6级技术成熟度

2017年NASA发文称，其DSOC项目正在开发关键技术，并使其达到技术成熟度（TRL）6级。TRL 6级意味着它已经是一个功能完整的系统原型或具有代表性的模型。

由喷气推进实验室（JRL）主导的深空光通信（DSOC）系统项目计划于2023年启动，它是NASA太空探索任务的一部分。DSOC项目旨在研究激光通信对于深空任务中，数据速率、系统空间占用和功耗等指标能力改进。任务中飞船将飞向金星，进行的激光通信测试距离要比LCRD项目远得多。DSOC项目将提供一个深空光收发器和地面数据系统，项目开发的重要技术包括：轻型航天器扰动隔离和指向组件、高效率的飞行激光发射机以及一对用于飞行光学收发器和地面接收器的高效光子计数探测器阵列。这些技术将集成到DSOC飞行激光收发器（FLT）和地面接收器中。

按照计划，DSOC项目将在2017年年底达到技术成熟度6级，2018-2019年进行地面测试，2023年搭载“普赛克”（Psyche）飞行器向一颗金属小行星进发，进而对深空激光通信技术进行验证。