美擬測試深空通信鐳射器

    美國太空總署(NASA)今年秋季將正式啟動深空光通信(DSOC)項目。該項目將測試鐳射如何加快資料的傳輸速度，鐳射將遠遠超過目前太空中使用的射頻系統的能力。在相關技術公開演示中，DSOC將有望為寬頻通信鋪平道路，有助支持人類的下一個巨大飛躍——NASA將宇航員送上火星。屆時，DSOC近紅外鐳射收發器（一種可以發送和接收資料的設備）將會搭載在NASA的“普賽克”飛船任務上，發射到一顆富含金屬的同名小行星上。

    一直以來，NASA專注於鐳射或光學通信，因為它有超過無線電波頻寬的潛力。半個多世紀以來，NASA一直依賴無線電波，無線電和近紅外鐳射通信都使用電磁波來傳輸資料，但近紅外光能夠將資料“打包”成更緊密的波，使地面站能夠一次接收更多的資料。NASA表示，DSOC項目旨在測試如何利用鐳射來加快資料的傳輸速度，從而達到“遠遠超過”當前射頻系統能力的傳送速率。DSOC使用近紅外鐳射收發器，它比無線電波設備能收發更多的信息。

    天文學專家比斯夫表示，這種新型收發器的設計目的是展示傳輸速率，其“資料返回能力”是目前用於太空通信的最先進無線電系統的十到一百倍。用於近地軌道和月球軌道衛星的高頻寬鐳射通信已經得到驗證，但外太空則完全不同。DSOC實驗配備了多個組件，包括一個連接在二十二厘米孔徑望遠鏡上的“光子計數”照相機。收發器自主“鎖定”由美國加利福尼亞州的光通信望遠鏡實驗室發送的高功率近紅外鐳射上行鏈路。該鐳射信號將用於向DSOC發送指令。

    比斯夫表示，在接收到指令後，“普賽克”號上的收發器將定位加州理工學院帕洛瑪天文台的五點一米“黑爾”望遠鏡，利用其近紅外鐳射將“高速率資料”傳回地球。最先進的減震器將確保收發器在資料傳輸階段不會出現故障。

    為了接收來自DSOC收發器的高速率鐳射，“黑爾”望遠鏡安裝了一種新型超導納米線單光子探測器組件。該組件是低溫冷卻的，因此可以檢測到單個入射鐳射光子並記錄其到達時間。在脈衝傳輸過程中，鐳射必須行進超過兩億英里（三億公里）才能探測到微弱的信號，並對其進行處理以提取信息。

    NASA表示，DSOC的每一個組成部分都展示了新技術，從高功率的鐳射器到收發器望遠鏡上的指向系統，再到精密靈敏的探測器，可以在單光子到達時進行計數，研究團隊在未來還需要開發新的信號處理技術，從遠距離傳輸的微弱信號中提取信息。”

    新    丁