我們的電視和電腦屏幕以高清晰度顯示新聞、電影和節(jié)目，這能讓觀眾獲得清晰和充滿活力的體驗。光纖連接通過電纜發(fā)送密布著數(shù)據(jù)的激光，將這些體驗帶給用戶。現(xiàn)在，NASA和商業(yè)航天公司正在將類似的技術應用于太空通信并將光速帶入最后的前沿領域。

自由空間光通信利用電信領域的最新進展從而使航天器能通過激光鏈接發(fā)送高分辨率的圖像和視頻。

“自由空間”指的是沒有絕緣的光纜，這使得地面互聯(lián)網得以實現(xiàn)。自由空間的激光通信在太空的真空中自由流動，然而大氣層給通信工程師帶來了獨特的挑戰(zhàn)。

NASA的激光通信中繼演示(LCRD)將通過激光鏈路向地面站及最終向空間用戶任務發(fā)送數(shù)據(jù)。

“LCRD利用了電信行業(yè)在過去幾十年里所做的工作。我們正在利用他們創(chuàng)造的概念并將其應用于太空，”LCRD光學模塊的產品設計負責人Russ Roder說道，“訣竅是我們必須為太空優(yōu)化技術?！?/p>

LCRD的任務是通過跟來自NASA、其他政府機構、學術界，特別是商業(yè)航天界的實驗測試激光通信能力來證明該技術。行業(yè)開發(fā)的實驗將允許公司測試他們自己的技術、軟件和能力。NASA正在提供這些機會以增加圍繞激光通信的知識體系并促進其操作使用。

雖然LCRD的實驗者計劃將允許NASA和工業(yè)界測試和完善技術，但該機構和商業(yè)部門在過去幾十年里一直有在演示和使用激光通信。

通常來說，商業(yè)努力的重點是開發(fā)用于低地球軌道的空間對空間激光系統(tǒng)。這些公司正在投資于衛(wèi)星群，以利用激光通信提供全球寬帶覆蓋。擬議的星座有幾百到幾千顆衛(wèi)星。商業(yè)星座仍主要依靠的是無線電頻率鏈接將數(shù)據(jù)送回地球。而LCRD則使用激光進行空間內和直接到地球的通信。

當工業(yè)界專注于支持地面用戶的空間光學通信時，NASA正在展示從地球同步軌道直接到地球的能力以增加未來任務的通信能力。有了機載激光通信，任務將能在一次傳輸中傳達比傳統(tǒng)無線電頻率通信更多的數(shù)據(jù)。

NASA總部空間通信和導航(SCaN)項目先進通信和導航技術部主任Jason Mitchell說道：“地球的大氣層由于湍流而使激光束變形。了解這些挑戰(zhàn)對于實現(xiàn)實用的光學通信中繼能力至關重要?！?/p>

在這兩個不同但互補的目標下，NASA還跟業(yè)界合作以進一步完善激光通信硬件。事實上，LCRD包括商業(yè)設計和制造的組件以及NASA開發(fā)的定制系統(tǒng)。向有效載荷發(fā)送激光的光學模塊由MIT林肯實驗室設計、在馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心建造。然而，LCRD的其他多個部分來自L3Harris技術公司、SEAKR工程公司、穆格公司和內華達山脈公司等公司。這些部件包括望遠鏡系統(tǒng)、控制器電子系統(tǒng)和空間開關裝置--所有這些都對LCRD的運行至關重要。

此外，NASA的低成本光學終端(LCOT)將使用商業(yè)現(xiàn)成的或稍加修改的硬件以減少開支和加快實施。NASA依賴于一個強大的國內航天工業(yè)并希望這些投資將使美國政府能購買未來的激光通信硬件和服務。這將減少成本，與此同時使更多的任務能夠使用激光通信。