NASA的ILLUMA-T有效载荷通过激光信号与LCRD通信。图片来源:NASA/Dave Ryan

美国宇航局的ILLUMA-T有效载荷将发射到国际空间站，目的是进行演示说明激光通信在数据传输方面的潜力。与LCRD的这种合作可能会带来革命性的变化调整数据从太空传输的方式，提供快速传输速率。

美国宇航局正在多个任务中演示激光通信，展示红外光在科学和探索任务中传输tb级重要数据的好处。

今年11月，国际空间站(ISS)将进行一次“华丽”的技术演示。ILLUMA-T(集成激光通信中继演示低地球轨道用户调制解调器和放大器终端)有效载荷正在向国际空间站发射，以演示低地球轨道任务如何受益于激光通信。

激光通信使用不可见的红外光以更高的数据速率发送和接收信息，为航天器提供单次传输向地球发送更多数据的能力，并加速研究人员的发现。

NASA的ILLUMA-T有效载荷被交付给SpaceX Dragonland，该团队将有效载荷集成到Dragon主干中，为11月的发射做准备。信贷:SpaceX

伙伴关系和示范

由NASA的空间通信和导航(SCaN)项目管理，ILLUMA-T通过与LCRD(激光通信中继演示)合作，完成了NASA的第一个双向端到端激光通信中继。LCRD于2021年12月发射，目前正在一系列实验中通过在地球上的两个地面站之间传输数据，展示地球同步轨道激光通信的好处。

LCRD的一些实验包括研究大气对激光信号的影响，确认LCRD与多用户一起工作的能力，测试激光链路上的延迟/中断容忍网络(DTN)等网络能力，以及研究改进的导航能力。

一旦ILLUMA-T被安装在空间站的外部，有效载荷将完成NASA的第一次双向激光中继能力的太空演示。

美国国家航空航天局的激光通信中继演示通过激光链路与国际空间站通信。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

它是如何工作的

ILLUMA-T的光学模块由一个望远镜和双轴万向节组成，可以在地球同步轨道上指向和跟踪LCRD。光模块大约是一个微波炉的大小，有效载荷本身相当于一个标准的冰箱。

NASA在戈达德洁净室中的ILLUMA-T有效载荷。该有效载荷将被安装在国际空间站上，并在NASA的激光通信中继演示中演示更高的数据速率。图片来源:丹尼斯·亨利

ILLUMA-T将以每秒1.2千兆位的速度将空间站的数据中继到LCRD，然后LCRD将数据发送到加利福尼亚或夏威夷的光学地面站。一旦数据到达这些地面站，它将被发送到位于新墨西哥州拉斯克鲁塞斯的NASA白沙综合大楼的LCRD任务操作中心。在此之后，数据将被发送到位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的ILLUMA-T地面操作小组。在那里，工程师将确定通过端到端中继过程发送的数据是否准确和高质量。

合作努力和影响

ILLUMA-T副项目经理Matt Magsamen说:“NASA戈达德的主要作用是确保LCRD和空间站成功的激光通信和有效载荷操作。”“随着LCRD积极开展测试和改进激光系统的实验，我们期待着将空间通信能力提升到下一步，并看到两个有效载荷之间的合作取得成功。”

一旦ILLUMA-T通过其光学望远镜将第一束激光传输到LCRD，端到端的激光通信实验就开始了。在LCRD的实验阶段之后，ILLUMA-T可以成为空间站的一个操作部分，并大大增加美国宇航局可以向轨道实验室发送和从轨道实验室发送的数据量。

对空间站来说，向中继卫星传输数据并不是什么新鲜事。自1998年建成以来，轨道实验室一直依赖于被称为美国宇航局跟踪和数据中继卫星的无线电频率中继卫星群，这些卫星是该机构近空间网络的一部分。中继卫星为任务提供与地球的持续联系，因为它们可以同时看到航天器和地面天线。

NASA的激光通信路线图。图片来源:NASA / Dave Ryan

激光通信可能会改变地球上的研究人员在空间站上进行科学和技术调查的游戏规则。宇航员在轨道实验室中进行生物和物理科学、技术、地球观测等领域的研究，以造福人类。ILLUMA-T可以为这些实验提供更高的数据速率，并一次向地球发送更多的数据。事实上，在1.2 Gbps的速度下，ILLUMA-T可以在一分钟内传输相当于一部普通电影的数据量。

ILLUMA-T / LCRD端到端激光通信中继系统是NASA的一小步，但却是空间通信能力的一大步。结合之前和未来的演示，美国宇航局展示了激光通信系统在近地和深空探测中的好处。

一个关于ILLUMA-T和LCRD

ILLUMA-T有效载荷由位于华盛顿的NASA总部的空间通信和导航(SCaN)项目资助。ILLUMA-T由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理。合作伙伴包括国际位于休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心和位于马萨诸塞州列克星敦的麻省理工学院林肯实验室的国际空间站项目办公室。

LCRD由戈达德领导，并与美国宇航局南加州喷气推进实验室和麻省理工学院林肯实验室合作。LCRD是由NASA的技术演示项目资助的航天技术任务理事会的一部分，以及位于华盛顿的NASA总部的空间通信和导航(SCaN)计划。