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[科學新知] 美國太空總署 向3.5億公里外的太陽系發送並接收雷射訊息 [複製連結]

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美國太空總署 向3.5億公里外的太陽系發送並接收雷射訊息


地球上的站點 已經透過雷射發送並接收了來自 美國太空總署(NASA)「靈神星」(Psyche)探測器的訊息,該探測器
距離地球超過3.5億公里(2.18億英里)。

這一光通訊領域的突破表明,美國太空總署正在為未來載人 火星(Mars) 探測任務的高速數據鏈路奠定基礎。

美國太空總署(NASA)的深空光通訊技術最近證明,以雷射編碼的數據在穿越 數億公里的 太陽系(Solar System)後,
仍能被發送、接收和解碼。

「靈神星」(Psyche)探測器由位於美國 南加州 的美國太空總署 噴射推進實驗室(JPL)管理,於2023年發射升空,
任務是繞行並研究金屬小行星16號「靈神星」,該任務將於2029年開始。

該探測器還配備了一個雷射收發器,用於從地球上的兩個地面站發送和接收以光束編碼的數據。

光束離開地球後,噴射推進實驗室(JPL)的桌山設施會向太空船發射3千瓦的雷射信標,幫助 靈神星(Psyche)更精確地鎖定地球。

即使以光速飛行,雷射也需要幾分鐘才能穿越地球和 靈神星(Psyche)之間巨大的距離,而地球和靈神星本身也在以極快的速度移動。
當光學資訊最終到達太空船時,它會將自己的「訊息」發回地球。

為了偵測到遠處的微弱訊號,科學家們依靠美國 加州理工學院 位於聖地牙哥縣(San Diego County)的帕洛瑪天文台
(Caltech’s Palomar Observatory)。

這座巨大的穹頂天文台能夠偵測到 太陽系(Solar System)中最微小的閃光。

入射光子被傳送到一個精密的偵測器陣列中,在那裡它們攜帶的資料會被仔細解碼,將微弱的閃光轉化為有意義的訊息。

光通訊先前曾被用於從太空發送訊息——事實上,這是該技術的第65次也是最後一次測試。

遙遠的太空船 通常會透過無線電波進行通訊。

我們至今仍以這種方式接收來自旅行者1號和2號的訊息,這兩艘標誌性的雙探測器於20世紀70年代發射,如今已真正離開太陽系。

然而,像雷射這樣的光通訊可能是一個更好的選擇,因為它們能夠以更高的速度傳輸更多資料。

2023年12月,科學家成功利用 雷射光束從 3,100萬公里(1,900萬英里)外向地球傳輸了一段超高清影片。
這段影片長達15秒,恰如其分地展現了一隻可愛的貓咪追逐雷射點的畫面。

「NASA​​技術部門在嚴酷的太空環境中測試硬件,以了解其極限並證明其能力,」NASA 華盛頓總部太空技術任務理事會副局長
克萊頓·特納(Clayton Turner) 在一份聲明中表示。 “兩年來,這項技術超出了我們的預期,其數據速率堪比家庭寬頻互聯網,
並從創紀錄的距離 向地球發送工程和測試數據。”

在靈神星(Psyche)任務的最新壯舉中,雷射行進的距離——3.5億公里(2.18億英里)——比地球和火星之間的平均距離——
2.25億公里 (1.4億英里)還要遠。

這意味著,經過進一步改進,該技術可用於地球和火星之間的訊號傳輸。

NASA(以及其他國家)希望很快將人類太空人送往火星。正是這種技術最終可能讓我們看到太空人在火星表面行走
和打高爾夫球的直播。

NASA代理局長 肖恩·達菲(Sean Duffy)評論道:“NASA正在引領美國踏上火星之旅,而先進的激光通信技術使我們距離以前
所未有的速度傳輸高清視頻和從火星表面傳輸寶貴數據更近了一步。技術開啟探索之旅,我們致力於測試和驗證實現探索
黃金時代所需的能力。”



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