NASA的深空光通訊實驗從創紀錄的1,900萬英里（3,100萬公里，約為地月距離的80倍）外傳送了一段超高清串流影片。這項里程碑是美國國家航空暨太空總署（NASA）技術演示的一部分，旨在從深空傳輸高頻寬影片和其他數據–使未來的人類任務能夠超越地球軌道。

美國國家航空暨太空總署（NASA）在深空通訊方面取得突破，從1900 萬英里外傳輸高清視頻，為太空探索中的先進數據傳輸鋪平了道路。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

NASA副局長 Pam Melroy表示：「這項成就強調了我們對推進光通訊的承諾，光通訊是滿足未來數據傳輸需求的關鍵因素。提高我們的頻寬對於實現未來的探索和科學目標至關重要，我們期待著這項技術的不斷進步以及我們在未來星際飛行任務中通信方式的轉變。”

12月11日，在美國國家航空暨太空總署（NASA）噴射推進實驗室，DSOC團隊成員觀看了第一部透過雷射從深空發送的高清串流影片。該影片由距離地球近1900萬英里的Psyche航天器上的DSOC收發器發送，主角是一隻名叫Taters的貓。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

這次示範透過名為飛行雷射收發器的尖端儀器（見下圖）傳送了15 秒鐘的測試影片。視訊訊號以該系統每秒267 兆位元（Mbps）的最大位元速率發送，花了101 秒才到達地球。該儀器具有發送和接收近紅外線訊號的能力，它將編碼後的近紅外線雷射訊號傳送到加州聖迭戈縣加州理工學院帕洛瑪天文台的黑爾望遠鏡，並在那裡進行下載。然後，循環視訊的每一幀都被”即時”發送到位於南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室，在那裡實時播放視頻。

2021 年4 月，深空光通訊（DSOC）技術演示的飛行雷射收發器在美國太空總署位於南加州的噴射推進實驗室展出，隨後被安裝在箱形外殼內，並與美國太空總署的Psyche航天器整合在一起。收發器由一個向地球發送高速率資料的近紅外線雷射發射器和一個接收地面發送的低速率資料的靈敏光子計數相機組成。收發器安裝在一個由支柱和致動器組成的組件上–如圖所示–該組件用於穩定光學器件，使其不受航天器振動的影響。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

雷射通訊演示裝置於10月13日隨NASA的”Psyche”號任務一起發射，其設計目的是以比目前深空任務所使用的最先進的無線電頻率系統高10到100倍的速率從深空傳輸數據。當”Psyche”號飛往火星和木星之間的主要小行星帶時，這項技術演示將發送高數據速率訊號，最遠可達紅色星球與地球的最大距離。這樣，它就為能夠發送複雜科學訊息、高清圖像和視訊的更高速率通訊鋪平了道路，以支持人類的下一次飛躍：將人類送上火星。

「我們的目標之一是展示跨越數百萬英里傳輸寬頻視訊的能力。Psyche上沒有任何東西可以產生視訊數據，所以我們通常會發送隨機生成的測試資料包，”JPL的技術演示專案經理比爾-克里普斯坦（Bill Klipstein）說。”但為了讓這一重大事件更令人難忘，我們決定與JPL 的設計師合作製作一段有趣的視頻，它捕捉到了作為Psyche 任務一部分的演示的精髓”。

2023年12月11日，美國國家航空航天局通過激光從深空播放了這段15秒的超高清視頻，視頻的主角是一隻名叫Taters的貓。它是被稱為”深空光通訊”（DSOC）的技術演示的一部分，該技術附屬於前往火星和木星之間小行星帶的”Psyche”號太空船。疊加在這隻橙色虎斑貓身上的圖形展示了技術演示中的幾個特徵，如Psyche 的軌道路徑和雷射的技術資訊。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

在發射前上傳的超高清視訊短片中，JPL員工的寵物–一隻名叫”Taters”的橙色虎斑貓追逐著雷射筆，並疊加了一些圖形。畫面展示了技術演示中的一些特徵，如Psyche 的軌道路徑、Palomar 望遠鏡的圓頂，以及有關雷射及其數據位元率的技術資訊。此外，還展示了”馬鈴薯”的心率、顏色和品種。

JPL的專案接收電子負責人瑞安-羅加林說：”儘管從數百萬英里之外進行傳輸，但它發送視訊的速度比大多數寬頻網路連線還要快。事實上，在帕洛瑪接收到視頻後，透過互聯網將其發送到JPL，而這種連接比來自深空的信號還要慢。JPL 的設計實驗室在幫助我們展示這項技術方面做得非常出色–每個人都喜歡Taters 。”

在任務支援區的電腦螢幕上，顯示了從深空透過雷射發送的首部高清串流影片的劇照中的小貓”Taters”，以及傳輸視訊幀的傳入資料流。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

還有一種歷史連結： 從1928 年開始，流行卡通人物菲利克斯貓的小雕像就出現在電視測試廣播中。如今，貓咪影片和備忘錄已成為網路上最受歡迎的內容。

最新的里程碑是在11 月14 日實現”第一束光”之後取得的。從那時起，該系統在每週的檢查中展示了更快的資料下行速度和更高的指向精度。12 月4 日晚，該專案展示了62.5 Mbps、100 Mbps 和267 Mbps 的下行鏈路位元率，相當於寬頻網路的下載速度。在此期間，該團隊總共下載了1.3 TB 的資料。相較之下，美國國家航空暨太空總署（NASA）的麥哲倫號金星任務在1990 年至1994 年的整個任務期間下行了1.2TB的資料。

“當我們獲得第一束光時，我們很興奮，但也很謹慎。這是一項新技術，我們正在試驗它是如何工作的，”JPL 項目飛行操作負責人肯-安德魯斯（Ken Andrews）說。”但是現在，在我們的Psyche 同事的幫助下，我們已經逐漸習慣了與該系統的合作，可以比以前更長時間地鎖定航天器和地面終端。在每次檢查過程中，我們都能學到新的東西”。

JPL 團隊成員在接收到來自深空的第一段串流超高清影片後合影留念。遠端團隊成員（包括Taters 貓）出現在會議畫面上。由左至右依序為Dan Goods、Abi Biswas、Ryan Rogalin、Meera Srinivasan、Bill Klipstein、Oliver Lay 和Christine Chen。圖片來源：NASA/JPL-加州理工學院

深空光通訊演示是一系列光通訊演示中的最新演示，由美國宇航局太空技術任務局（NASA Space Technology Mission Directorate）下的技術演示任務（TDM）計劃資助，並得到美國宇航局空間運行任務局（NASA Space Operations Mission Directorate）下的空間通訊與導航（SCaN）計畫的支援。

編譯來源：ScitechDaily