3月16日，NASA总部“空间通信与导航”（SCaN）计划技术处主任、“月球激光通信演示”（LLCD）项目经理Donald Cornwell在国际光学工程学会（SPIE）“自由空间激光通信及大气传播”会议上做邀请报告，介绍了NASA多项激光通信任务的进展和未来激光通信网络发展计划^[1]：

一、LLCD任务取得巨大成功

NASA于2013-2014年进行的LLCD任务展示了从40万千米外的月球轨道以最大622 Mbps（兆比特每秒）的速率下载数据的能力，该速率比NASA最先进的Ka波段射频通信速率高1个量级以上，重量和能耗也更经济。NASA科学任务部及载人探索和运行任务部认为，LLCD的运行绩效和能力可以与久负盛名的基于射频技术的NASA深空网相媲美。

二、DSOC终端将刷新火星轨道通信速率记录

受LLCD任务成功的推动，NASA空间技术任务部、科学任务部、载人探索和运行任务部合作开展SCaN计划，致力于在2017财年结束之前使“深空光通信”（DSOC）终端的技术成熟度达到6级，能够搭载2020年的“发现”级小型任务升空。DSOC的设计目标是在近地小行星轨道和木星轨道之间工作，能够从火星附近（距地球约6300万千米）以超过250 Mbps的速率传输数据，同时质量不超过28千克，能耗为76瓦。DSOC的通信链路最远比LLCD长1000多倍，下行光束的惯性稳定光束指向精度需提高一个量级，地面望远镜口径也将更大，通信速率将比已验证的从火星到地球的Ka波段通信速率高一个量级以上。

三、小型激光通信终端将安装在火星漫游车上

在SCaN计划的支持下，NASA喷气推进实验室正在研究将一个小型激光通信终端（约6千克，50瓦）安装在“火星2020”（Mars 2020）漫游车上，与火星轨道器上安装的中继通信终端之间进行最高速率达20 Mbps的通信；此外还可能提供从火星表面“直接到地球”（DTE）的激光通信能力，速率最高达200 kbps，比目前X波段DTE通信速率高一个量级以上。

四、射频-激光混合系统正在论证中

NASA格伦研究中心正在开发一种射频-激光混合系统——“集成射频与光通信”（iROC），把3米网状射频天线与30厘米光学望远镜结合在一起，共同使用一个集成调制解调器。目前这项研究仍处在低技术成熟度（2-3级）水平，但可为未来的行星探索任务提供新的选择。

五、未来将开展近地空间长期运行的高速激光通信任务

NASA于2014年在国际空间站上进行了其首个低地球轨道DTE激光通信实验——“激光通信科学光学有效载荷”（OPALS），最高下载速率达到50 Mbps。NASA正在考虑开展下载速率超过10 Gbps的低地球轨道DTE任务。此外，NASA戈达德空间飞行中心正在研制“激光通信中继演示验证”（LCRD）任务终端，任务将运行两年，主要目标是获得激光通信系统长期运行经验。LCRD将安装在一颗地球同步轨道商业通信卫星上，在多个地面站之间、地球同步轨道与地面站之间进行速率为1.244 Gbps的双向激光通信，并根据气象条件在不同地面站之间快速切换。这些经验对于验证激光通信技术是否可以满足NASA的未来通信需求非常关键。NASA初步计划将LCRD低地球轨道终端放置在国际空间站上，验证从低地球轨道至地球同步轨道至地面的中继通信，模拟当前以射频技术为基础的跟踪与数据中继系统的中继形式。NASA最终将为下一代地球观测科学卫星提供这些服务，以便从更先进、分辨率更高的仪器上下载更多的数据。NASA还承诺建立一个光学地面站网络以满足未来的激光通信需求，目前正在全世界范围内对多个地点进行评估，从中识别天空最清澈的地点。                

           （郭世杰 韩淋）