NASA接獲來自更遙遠太空的雷射與無線電訊息

在過去幾個月裡，美國國家航空暨太空總署（NASA）一直利用其「心靈號」（Psyche）太空船測試全新的通訊系統。這艘探測器的主要任務是造訪一顆同名小行星（16 號 心靈小行星），但在前往途中，它一直向地球傳送雷射訊息。

NASA正在測試「深空光通訊」（DSOC），也就是利用近紅外線雷射向地球傳送訊息。去年11月，首次測試利用哈雷望遠鏡，探測到來自1600萬公里（1000萬英里）外的雷射訊號，哈雷望遠鏡曾數十年是地球上最大的望遠鏡。在傳送的訊息中，還包括一段貓咪影片。

與無線電波相比，DSOC的優勢在於有更好的頻寬速度，因此能更快獲得更多資料。但它也有一些挑戰，像是要確保系統精準對準，以及需要有能接收訊息的新設施。因此研究人員認為，將無線電和雷射結合，或許能兼取兩者之長，而新的測試顯示，可以對無線電天線進行改造，使其兼具兩種功能。

此次測試下傳資料的距離是前一次測試的兩倍，達到3200萬公里（2000萬英里）。今年1月1日，他們以每秒15.63兆位元的速度，下載了一張「心靈號」團隊的照片。這個速度是無線電頻率速度的40倍。

「自從技術展示啟動後不久，我們的混合天線就已能成功且可靠地鎖定並追蹤DSOC的下行鏈路，」NASA噴射推進實驗室（JPL）深空網路副經理艾美·史密斯在一份宣告中表示。「它也接收到了『心靈號』的無線電頻率訊號，所以我們首次展示了同步的無線電和光頻深空通訊。」

在加州戈德斯通綜合設施中，屬於NASA深空網路一部分的13號深空站，其現有的無線電天線上，安裝了一個由七面六角形鏡子組成的小型裝置。在接收「心靈號」資料的碟形天線中心的副反射器上，則安裝了一臺高曝光相機。

「這是一個建立在34米（112英尺）柔性結構上的高公差光學系統，」JPL混合天線的通訊地面系統副經理兼交付經理巴爾齊亞·德黑蘭尼表示。「我們利用鏡子、精密感測器和相機系統，主動對準並將來自深空的雷射引導到達探測器的光纖中。」

這一概念驗證將會多次進行測試。研究人員希望，到6月「心靈號」到達地球與太陽距離2.5倍遠的位置時，仍能追蹤。那是火星離我們最遠的距離，如果系統運作良好，那就意味著能從火星傳送更多資料密集型的訊息。

由七個部分組成的系統，是一個潛在的64面鏡子系統的前身，後者將保證有更大功率和更高精度。而且它們可以新增到現有的深空網路天線上，無需建造新的定製設施。

「數十年來，我們一直在為全球各地DSN的巨型天線新增新的無線電頻率，所以接下來最可行的一步就是加入光頻，」德黑蘭尼說。「我們可以讓一個裝置同時做兩件事；把我們的通訊小路變成高速公路，節省時間、金錢和資源。」