美國國家航空暨太空總署(NASA)的深空光通信(DSOC)技術實驗,近期成功完成了其最後一次測試飛行,透過雷射訊號在長達 2.18 億英里(約 3.5 億公里)的距離上實現了可靠的數據傳輸、接收與解碼,這項距離已可比擬至火星的距離。這項劃時代的實驗,自 2023 年 10 月隨同 Psyche 探測器發射升空以來,已在兩年的時間裡超越了所有技術預期。
NASA代理署長肖恩·杜菲(Sean Duffy)表示,雷射通信技術的進步,使我們離從火星表面串流高畫質影片並以前所未有的速度傳輸寶貴數據的目標更近一步。他強調,科技是發現的鑰匙,而 NASA 致力於驗證實現探索黃金時代所需的關鍵能力。DSOC實驗的成果斐然,在發射後僅一個月,就成功與 Psyche 探測器上的光學終端建立了連結,證明了其將訊號傳回地球的能力。NASA空間技術任務理事會的副署長克萊頓·特納(Clayton Turner)指出,NASA的科技測試會在嚴苛的太空環境中驗證硬體,以了解其極限並證明其能力。在兩年的測試期間,DSOC技術展現了堪比家用寬頻網路的數據傳輸速率,並從創紀錄的遠距離傳輸了工程與測試數據。
2023 年 12 月 11 日,該實驗創下了歷史性的里程碑,從 1900 萬英里(約 3050 萬公里)外傳輸了超高畫質影片至地球,達到了系統最高位元率 267 百萬位元每秒(Mbps)。更令人矚目的是,在 2024 年 12 月 3 日,該實驗更打破了光學通信的距離紀錄,從 3.07 億英里(約 4.94 億公里)外傳輸了 Psyche 的數據,此距離遠超地火平均距離。總計,該實驗的地面終端從 Psyche 接收了 13.6 太位元組(Terabytes)的數據。
由 NASA 的噴射推進實驗室(JPL)管理的 DSOC 實驗,包含一個安裝在 Psyche 探測器上的飛行雷射收發器,以及兩個地面站。JPL的桌山設施(Table Mountain Facility)配備了強大的上行雷射,用於傳輸雷射信標,協助收發器精確瞄準其回傳地球的雷射訊號。儘管 Psyche 和地球都在高速移動,且訊號傳輸需時數分鐘,但 NASA 團隊透過證明所需的精確指向能力,驗證了光學通信能夠支援未來的太陽系任務。
該實驗還包括偵測和解碼經過數百萬英里傳輸的微弱訊號。加州理工學院的帕洛馬天文台(Palomar Observatory)利用其 200 英吋望遠鏡作為主要下行接收站,收集微弱的光子並傳送至高效率的偵測器陣列進行處理。NASA的 DSOC 實驗是該機構首次在地球-月球系統之外進行光學通信演示,其技術的成功應用,為未來深空探索任務,如前往火星的載人任務,奠定了堅實的基礎,預示著一個更快速、更有效率的太空通信新時代的來臨。這項技術的進展,不僅能傳輸科學數據和高解析度影像,更能實現即時的影片串流,極大地拓展了人類探索宇宙的邊界。