美计划发射月球卫星测试太空超高速激光通信

北京时间9月6日消息，为了测试一项新的通信技术，美国航空航天局(NASA)将于近日发射一颗围绕月球轨道运转的探测器。据悉，这项技术通过激光向地球发回通信信息，可以提供创纪录的600Mb每秒的下载速度。

这项计划或许还能推动提高地球上的互联网覆盖率。未来几年，商业互联网卫星服务将使用光学连接——而非现在使用的无线电连接——从而提供更大的带宽。在美国弗吉尼亚州启动的“激光通信”(Laser Light Communications)公司，正处于这一系统研发的早期阶段。在未来四年内，该公司希望能够发射共12颗卫星。

事实上，已经有一些公司提供了短程透过空气介质的光学连接。在一些校园或写字楼之间，由于有类似河流或道路等阻碍了光纤的铺设，因而只能采用光学通信技术。Lightpointe公司的总裁兼首席执行官海因茨·威尔布兰德(Heinz Willebrand)说：“有很多技术——而不是单一一种——合在一起，提供了新的应用，并促使服务改进。”该公司的技术能够在几百米的距离间以2.5Gb每秒的速率传输数据。

NASA即将发射的月球探测器将采用新的技术：一个超导的、冷却到3开氏度的纳米线探测器。该配件由麻省理工学院及其林肯实验室开发，设计目的是探测从25万英里(约合40万公里)以外的绕月球卫星上红外激光器发出的单个光子。这颗卫星将于美国当地时间本周五发射，用于探测月球大气中的尘埃。

这一新型的通信系统被称为“月球激光通信演示”，将提供比现在用于月球通信的最快无线电系统快6倍的下载速度。它将使用直径在1米以下的望远镜来获取信号。不过，据林肯实验室负责该项目的研究者唐·博罗森(Don Boroson)介绍，如果探测激光信号的地面望远镜能够扩展到3米直径，那该系统就可以进行改装并提供2.5Gb每秒的传输速度。他说：“这是第一次在深空任务中演示光学数据传输。如果能够对其大小进行调整并部分改装的话，我们或许可以在火星轨道上实施。”

由于云层会阻挡光子，因此探测器被安装在三个地点：加利福尼亚州、新墨西哥州以及加那利群岛。在本次任务中，激光通信系统仅仅是进行测试，大部分操作还是通过无线电技术来完成的。1969年，阿姆斯特朗那句“个人的一小步，人类的一大步”正是通过无线电传输到达地球的千家万户。不过，如果一切顺利的话，光学系统将很有可能成为未来空间传输的主力，而无线电系统只作为备用。

除了纳米线探测器外，新的系统还需要借助高速的数据编码和解码技术，以及一组独立的计算程序——用于调整和保持望远镜能指向彼此。唐·博罗森说：“这里用到的许多技术都是全新的，令人兴奋不已。”不过，对生活在地面上那些渴望扩大网络带宽的人们来说，一个基于卫星的全光学通信系统或许更让人兴奋。

“激光通信”公司将把卫星对地面，以及卫星对卫星的光学通信整合起来，组成完整的商业系统。该公司的目标是在全球范围内建设一个基于空间的光学网络，拓宽互联网的带宽，从而补充目前全球光纤网络的不足。这一系统可以突破地面连接的瓶颈，实现更快的跨大陆连接。更重要的是，在出现事故——如2008年海底光缆断裂导致中东大部分地区和印度部分地区网络中断——的时候，该系统可以提供替代线路和更快的恢复速度。

目前，“激光通信”公司正在筹划建设48个地面站。如果某个站点上空的云层阻隔了光子的上行或下行，卫星就能将数据传到另一个接收站——或许就在数百公里之外。国际技术研发公司Pegasus Global Holdings的首席执行官罗伯特·布伦利(Robert Brumley)称，这样的设计使该系统具有很高的可靠性。Pegasus Global Holdings公司在联邦政府的国防研究资助下，创立了“激光通信”公司。罗伯特·布伦利还补充道，未来的探测器组件将足够小，可以安装在建筑物甚至是汽车的顶部，以处理电视直播等的需求。

这个系统包括了围绕着地球运转的8颗卫星，距离地面的高度为12000公里。系统总数据流量达到了每秒6Tb，下载速度为200Gb每秒，比当前的无线电连接速度快了近100倍。罗伯特·布伦利说：“我们的目标是建立一个全球范围的服务网络，并拥有其他卫星平台所无法提供的连接选项。”他还补充道，Pegasus Global Holdings公司在未来想成为带宽的批发供应商，而不是一个竞争者，其客户甚至可能包括其他的卫星服务公司。

近期即将发射的这颗卫星名为“O3B”——意为“另外的30亿”——将利用无线电频率提供150Mb每秒到2Gb每秒的下载速度。Intelsat和Inmarsat等其他公司也为该系统提供了一定的速度。除此之外，Google公司也提出了一个推动互联网的构想：“Project Loon”计划，即通过由多个特制气球组成高空气球环，为地面提供网络连接。当然，这一计划使用的是无线电信号。