太空发展局(SDA)已采取措施开发激光通信技术,但尚未在太空中充分证明它。SDA计划将每2年推出卫星和相关系统的迭代,称为批量。SDA的示范批次(以0或T0的形式引用)面临着发展挑战和延误,并且尚未完全证明其预期的能力。例如,SDA计划在2022年推出第一个T0卫星,但于2023年和2024年推出。此外,这组最初的卫星尚未完全证明太空中的激光通信技术。特别是,截至2024年12月,SDA报告说,其T0中的四个主要承包商之一表明了八个计划的激光通信功能中的三个,而另一个承包商则证明了八个功能之一。其余两个承包商尚未获得任何计划的能力。
太空发展局(SDA)已采取措施开发激光通信技术,但尚未在太空中充分证明它。SDA计划将每2年推出卫星和相关系统的迭代,称为批量。SDA的示范批次(以0或T0的形式引用)面临着发展挑战和延误,并且尚未完全证明其预期的能力。例如,SDA计划在2022年推出第一个T0卫星,但于2023年和2024年推出。此外,这组最初的卫星尚未完全证明太空中的激光通信技术。特别是,截至2024年12月,SDA报告说,其T0中的四个主要承包商之一表明了八个计划的激光通信功能中的三个,而另一个承包商则证明了八个功能之一。其余两个承包商尚未获得任何计划的能力。
除了 LCRD 之外,ILLUMA-T 的前身还包括 2022 TeraByte 红外传输系统,该系统目前正在低地球轨道上的一颗小型立方体卫星上测试激光通信;月球激光通信演示,在 2014 年的月球大气和尘埃环境探测器任务期间将数据从月球轨道传输到地球并返回;以及 2017 年的激光通信科学光学有效载荷,它展示了与无线电信号相比,激光通信如何加速地球和太空之间的信息流。
摘要 — 本文报告了从快速机载平台到地面站的高速率自由空间光通信下行链路的演示。所用的飞行平台是 Panavia Tornado,激光通信终端安装在附加的航空电子演示吊舱中。配备自由空间接收器前端的可移动光学地面站用作接收站。选择的通信下行链路波长和信标激光的上行链路波长与 C 波段 DWDM 网格兼容。开发了新的光机跟踪系统,并将其应用于两侧,以实现链路捕获和稳定。飞行测试于 2013 年 11 月底在德国曼奇的空中客车防务与航天公司附近进行。该活动成功展示了数据速率为 1.25 Gbit/s 的飞机下行链路激光通信的成熟度和准备就绪性。我们根据链路预算评估、开发的光机终端技术和飞行活动的结果概述了实验设计。试验本身侧重于机载终端和地面站的跟踪性能。可在飞机速度高达 0.7 马赫时测量性能,并传输来自机载摄像机的视频数据。在瞬时跟踪误差分别低于 60 μ rad 和 40 μ rad 时,机载终端和地面站的跟踪精度高达 20 μ rad rms。
在 CACI International Inc (NYSE: CACI),我们拥有 23,000 名才华横溢、充满活力的员工,他们始终保持警惕,提供独特的专业知识和差异化技术,以应对客户在国家安全和政府现代化方面面临的最大挑战。我们是一家品格优良、不断创新、长期追求卓越的公司。我们的文化推动着我们的成功,并让我们成为《财富》全球最受赞赏的公司。CACI 是《财富》1000 强企业、罗素 1000 指数和标准普尔中型股 400 指数的成员。欲了解更多信息,请访问 caci.com。
项目委员会:Abhijit Biswas,喷气推进实验室。(美国);Don M. Boroson,麻省理工学院林肯实验室。(美国);Kerri L. Cahoy,麻省理工学院(美国);Donald M. Cornwell Jr.,亚马逊公司(美国);Baris I. Erkmen,Hedron(美国);Harald Hauschildt,欧洲空间研究与技术中心。(荷兰);Frank F. Heine,Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG(德国);William S. Rabinovich,美国。海军研究实验室。(美国);Todd S. Rose,航空航天公司(美国);Julie Smith,空军研究实验室。(美国); Sarah A. Tedder,NASA 格伦研究中心。(美国);Linda M. Thomas,美国海军研究实验室。(美国);Morio Toyoshima,国家信息和通信技术研究所(日本)
联合全域指挥与控制 (JADC2) 是由国防部开发的概念,旨在将各军种的传感器连接到一个由人工智能驱动的统一网络中。JADC2 的一个关键目标是将各种传感器收集的数据近乎实时地连接到所有五个作战域(陆地、海洋、空中、太空和网络空间)的射手。为了实现这一愿景,五角大楼已责成太空发展局 (SDA) 创建一个称为“传输层”的全球通信网络,该网络将在低地球轨道 (LEO) 卫星之间传递信息,从而为 JADC2 创建近乎实时的通信网络。为了实现 JADC2 愿景,SDA 必须创建一个近乎实时的通信网络,该网络具有高带宽、以光速移动且难以拦截或干扰。这就需要激光通信。
《IEEE 量子电子学选题期刊》(JSTQE)邀请自由空间激光通信进展方面的论文投稿。自由空间激光通信这一新兴领域利用庞大的地面光纤行业以及最近大量廉价太空发射,成为解决太空星座交叉链路、高带宽数据下行链路和载人航天通信需求的现实解决方案。随着全球多个组织继续在该领域进行技术开发和系统设计创新,lasercom 有望在不久的将来继续彻底改变太空通信领域,为通信瓶颈以及系统尺寸、重量和功率限制提供独特的解决方案。《IEEE 量子电子学选题期刊》邀请自由空间激光通信领域的论文投稿。本期 JSTQE 旨在重点介绍开发尖端 lasercom 技术的最新进展和趋势。感兴趣的领域包括(但不限于):
本研究探讨了使用激光通信 (lasercom) 卫星间链路获取自主导航的相对位置测量值。激光通信交联链路有可能提供卫星间距离和方位测量值,以便在各种轨道情况下准确导航卫星,包括 GNSS 拒绝、GNSS 受限和深空环境。在低地球轨道 (LEO)、地球静止轨道 (GEO)、高椭圆轨道 (HEO) 和火星轨道星座的示例应用案例中,使用数值模拟将激光通信交联方法与传统定位和导航方法进行比较。在地球轨道上使用激光通信测量会导致 LEO 上的误差为 2 米,GEO 上的误差为 10 米,HEO 上的误差为 50 米,与当前基于 GNSS 的导航误差相当。采用所提导航方法的火星轨道器群定位误差为 10 米,与目前 DSN 导航误差相当(当 DSN 操作可用时),并且优于 DSN 数据间隙期间传播的状态知识。使用卫星间激光通信系统进行轨道测定还可以减少对地面跟踪和导航系统的依赖,从而提高太空任务的自主性。
捕获、对准与跟踪系统是机载激光通信的重要组成部分,是通信链路正常的前提和保障。为了解决机载环境下激光通信链路的自动跟踪问题,实现终端间光束的快速捕获、对准与跟踪。本文提出了采用步进电机作为控制伺服系统、四象限探测器作为探测单元自动跟踪的方法。脉宽调制信号控制步进电机转速,结合四象限探测器上光斑的位置分布,实现高精度光束跟踪。在此基础上进行了室内模拟实验。经过多次实验,跟踪精度优于2.5μrad,说明该系统可以应用于机载激光通信,验证了该方法对机载激光通信具有良好的自动跟踪性能。