难or不难？美即将演示低轨卫星星间激光通信能力。
当美国着国防部开始关注低成本卫星星座以提供弹性通信能力，出现了一个关键瓶颈：可靠的激光数据链路，这包括空间中的卫星之间以及空间与地面间卫星数据链路。 “想一想，要使一颗卫星上的激光束以正确的功率水平，正确的波形等足够准确地指向另一颗卫星上的激光接收器，这不是一件容易的事，”该计划副总裁尼克·布奇（Nick Bucci）在 General Atomics公司接受采访时表示。“要在远距离范围内可靠地做到这一点，是一项艰巨的挑战。” General Atomics是两家公司之一-另一家是SA Photonics-为太空发展局（SDA）设计基于太空的激光通信系统。Bucci说，该公司正在建造自己的立方星（Cubesats），以携带其激光互连和网络通信系统（LINCS）有效载荷。 SDA计划今年在6月发射四颗实验卫星-两颗LINCS卫星，以及两颗由Astro Digital制造并携带SA Photonics有效载荷的卫星（称为Able和Baker）。SA Photonics的有效载荷是DARPA黑杰克计划的一部分，被统称为Mandrake 2实验卫星。 SA Photonics首席技术官Dave Pechner表示：“这些OISL（卫星间光学链接）终端是我们CrossBeam™系统的早期版本，正在开发以支持DARPA Blackjack和SDA Tranche 0应用程序。”他补充说：“ Mandrake-2任务的目标是展示OISL交联功能以及空对地链接。”SDA主任Derek Tournear强调说，OISL是该机构七层国防太空体系结构运输层的关键推动力。传输层是计划中的低地球轨道（LEO）卫星群，由前国防部长马克·埃斯佩（Mark Esper）打算用作国防部新兴的联合全域指挥与控制（JADC3）战略的“骨干” SATCOM基础设施。 SDA官员重申，Tournear“强调OISL是SDA希望解决的最大风险领域之一，因为我们正迅速向第0批次及以后的批次交付。” （第0批是SDA演示的第一波，将于明年启动。）。“ SDA与DARPA合作进行了Mandrake 2实验，并与General Atomics合作了LINCS。这些并行的降低风险措施增强了SDA降低该领域风险的能力，并在其中一项措施因任何原因而被推迟或失败时提供了后盾。” DARPA发言人说，结合了低成本、尺寸、重量和功率要求的光学头“是一种新兴功能，多个供应商提供了多种产品”。“ DARPA有兴趣使这些产品尽可能多地成熟，以确保我们的过渡合作伙伴可以选择他们的系统。”据业内专家称，激光链路是使LEO通信卫星有用的关键。物理定律意味着LEO中的卫星从地面上的任何给定点在地平线上最多可见10分钟。保持联系需要太多的地面站才能实现有效的数据业务，或者需要卫星之间可以相互通信以将数据随时传送到位于地面站上方的姊妹卫星。另外，由于激光波长具有比无线电波更高的数据速率传输信息的能力，因此许多国家也正在探索与卫星，机器人以及最终与人们探索月球和火星的通信的激光链路。这种通信速度也是从LEO到地面通信的福音。 佩希纳说：“ Mandrake-2终端将提供高达5,000公里链接距离的100 Mbps数据速率，” SA Photonics希望在以后的版本中将其速度提高到2.5 Gbps。通用原子公司（General Atomics）在其网站上宣称LINCS具有演示“在2500公里范围内每秒5GB的数据速率”的能力。Bucci解释说，LEO的OISL功能面临三个主要挑战：有效负载大小；检测和跟踪卫星上的光接收器；并在连接到地面站时防止激光束被大气扭曲。DARPA和SDA都希望能够用非常小的卫星做很多事情，以降低数百颗卫星的LEO星座的成本。Tournear表示，他预计单个SDA卫星将以“数千万美元”的造价运行，而不是大多数大型DOD通信卫星的数十亿美元造价。 Bucci说：“障碍之一是器件的小型化。”“将板载数据收集器有效负载和板载激光通信有效负载同时进行，并能够对该数据收集器有效负载进行处理，并进行通信处理，以及姿态和控制、电源和控制硬件，从而将所有这些都变得很小是一项极其困难的工作。由于激光光束很窄，要确保激光束能够可靠地完成两颗卫星之间的捕获、跟踪和指向，这两个卫星相距数千公里并以非常快的速度移动，需要突破的技术难度很大。 最后，从卫星向地面发射激光束（反之亦然）是一个众所周知的物理问题，也是国防部多年来一直在努力解决的问题。通用原子公司正在使用一种同样著名的解决方案，即自适应光学，将光束重新聚焦到到达地面站的途中，该公司在为各种客户开发自适应光学器件方面拥有丰富的经验。自适应光学系统涉及使用可变形镜，长期以来一直是导弹防御局研究拦截弹道导弹和巡航导弹的研究内容。（空军一直在研究基于自适应光学系统地面和空中反卫星技术）。此外，自适应光学器件将使卫星能够增加向地面传输的带宽，这意味着在卫星能够链接到地面站的七到十分钟的短时间内，可以向用户发送更多数据。 但是，国防部和行业专家指出，最终，到地面站的光学数据链路可能永远无法完全击败大自然，因为云层中的水分会散射并阻挡可见光。因此，光链路和红外链路（可以穿透浓密的云层覆盖）组合的通信技术未来可能成为通信卫星对地通信的发展方向。 免责声明：本天驰航宇目前所载内容为本天驰航宇原创、网络转载或根据非密公开性信息资料编辑整理，相关内容仅供参考及学习交流使用。由于部分文字、图片等来源于互联网，无法核实真实出处，如涉及相关争议，请跟我们联系。我们致力于保护作者知识产权或作品版权，本天驰航宇所载内容的知识产权或作品版权归原作者所有。本天驰航宇拥有对此声明的最终解释权 。
