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美国防部将为国防太空架构传输层测试低轨光学星间链路

发布日期: 2020-06-16
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美国防部将为国防太空架构传输层测试低轨光学星间链路



美国防部将为国防太空架构传输层测试低轨光学星间链路

据Spacenews网站2020年6月8日报道,通用原子电磁系统公司与美国太空发展局(SDA)签署了一项协议,使用该公司的激光通信终端进行光学星间链路试验。美国太空发展局和美国防高级研究计划局(DARPA)将在未来试验中对使用激光在太空传送数据的光通信终端进行测试。

这些终端是美国防部低轨星座的重要组成部分,低轨星座需要卫星与卫星之间的光学交链,以便在太空收集到的数据能立即发送到地面军事指挥中心。激光通信系统的数据传输速度比无线电系统快得多,但美国防部担心空间辐射对光学终端的影响,以及电子设备是否能承受航天发射的压力。

美太空发展局称,光学星间链路是要求国防太空架构“传输层0期”(Tranche 0)项目进行演示的最关键技术之一,Tranche 0项目计划2022年进行初始部署。

传输层卫星必须以极低的延迟在空间并向地面军事用户传递数据,如果没有光学星间交链的演示和成熟——以射频交链作为备份,这是不可能实现的。使用激光进行下行传输必须面对的一个问题是要穿越地球大气层,特别是要穿越云层。

美太空发展局希望建立一个或多个由数百颗卫星组成的星座,用于通信和导弹跟踪。太空发展局计划从多家供应商购买光学终端,因此要求竞标者确保他们的硬件可与其他供应商硬件互操作。

有几家公司为美国宇航局(NASA)深空通信生产先进光学终端,并遵循通用标准。但美太空发展局表示,对于低于地球同步轨道的较低轨道上的光学星间链路,目前还没有公认的行业标准。美太空发展局在其建议书中提出了一个旨在建立链路互操作的建议标准,但仍需要供应商进行合作,以确保其系统兼容性。

通用原子电磁系统公司是目前与美太空发展局在光学链路方面合作的公司之一。该公司于6月5日宣布,它与美国宇航局签署了一项协议,将利用该公司的激光通信终端进行一系列光学星间链路试验。据称,这些试验将演示验证经过多种介质(从地球到多个轨道上的卫星、多个轨道上的卫星之间以及深空)实现鲁棒通信能力。

该试验将在2021年3月进行,该公司将开发两颗12U立方体卫星,每颗卫星搭载一个红外有效载荷和一个激光通信终端。

另一受到密切关注的演示是DARPA的“黑杰克”项目。美太空发展局计划2021年发射一对小型卫星,将携带由SA Photonics公司制造的光学星间链路。在2022年“黑杰克”项目完成时,DARPA的目标是证明一种基于LEO的光学网状网可以为美国军方提供全球安全通信。为美国防部和美国宇航局提供空间电子设备的Space Micro公司去年获得了一份空军合同,为空军任务开发一种安全光学终端。

美国太空发展局和DARPA的项目将对终端制造行业提出挑战,生产的终端必须具有低能耗特点而且能够满足所要求的性能目标。美国防部的低轨项目与美国宇航局的深空项目截然不同,后者寻求与月球及月球以外地区建立通信。美国宇航局已经证明了这项技术,但其终端对于低轨项目来说负担不起。

激光链路的一个关键优势是非常安全,它们几乎不可能被截获。在启动“黑杰克”项目之前,DARPA在2016年授予了LGS创新公司一份合同,开发两个小型激光通信终端用作星间链路。现在归CACI国际所有的LGS创新公司交付了终端,DARPA计划在未来空间试验中发射它们。CACI公司正在为美国宇航局的深空光通信项目建造一个激光发射器,将小行星数据带回地球。

该公司称,尽管激光通信颇具吸引力,但仍面临一些问题:必须克服使用光学元件所带来的风险,比如它们在辐射中表现如何。采用光通信之所以越来越受到关注,主要是目前使用的RF系统面临挑战和局限性。在过去十几年,研究人员解决这个问题的方法是采用更高频率,而目前传送信息仍然采用电磁波。电磁频谱是稀缺资源,而光学波段的可用频谱要大得多,大约8000GHz,基本上可以获得无限传输频谱。而且对比无线电系统,通过光学系统可以获得高得多的吞吐量。这个频段还没有美国联邦通信委员会或其他权威机构的许可限制,可以自由建造自己的设备。



来源:电科小氙

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