美国国家航空航天局（NASA）的ILLUMA-T有效载荷即将发射到国际空间站，旨在展示激光通信在加快数据传输方面的潜力。这次与 LCRD 的合作将彻底改变太空数据传输的方式，提供快速的传输速率。

NASA 的 ILLUMA-T 有效载荷通过激光信号与 LCRD 通信。图片来源：NASA/Dave Ryan

美国国家航空航天局（NASA）正在多个任务中演示激光通信--展示红外光在科学和探索任务中传输 TB 级重要数据的优势。

今年 11 月，国际空间站（ISS）将进行一次"华丽"的技术演示。ILLUMA-T（综合激光通信中继演示低地球轨道用户调制解调器和放大器终端）有效载荷将发射到国际空间站，演示低地球轨道任务如何受益于激光通信。

激光通信利用不可见的红外光以更高的数据传输速率发送和接收信息，使航天器有能力在一次传输中向地球发回更多数据，加快研究人员的发现。

美国国家航空航天局的 ILLUMA-T 载荷已送达 SpaceX 公司的"龙之岛"，该团队已将有效载荷整合到"龙"飞船中，为 11 月的发射做准备。图片来源：SpaceX

ILLUMA-T由NASA的空间通信与导航（SCaN）计划管理，通过与NASA的LCRD（激光通信中继演示）合作，完成了NASA首个双向、端到端的激光通信中继。LCRD 于 2021 年 12 月发射，目前正在通过一系列实验在地球上的两个地面站之间传输数据，展示从地球同步轨道进行激光通信的好处。

LCRD 的部分实验包括研究大气对激光信号的影响、确认 LCRD 与多用户协同工作的能力、测试激光链路上的延迟/中断容限网络（DTN）等网络功能，以及研究改进后的导航能力。

ILLUMA-T 安装在空间站外部后，该载荷将完成 NASA 首次空间双向激光中继能力演示。

美国宇航局激光通信中继演示通过激光链路与国际空间站通信的插图。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心

工作原理

ILLUMA-T 的光学模块由望远镜和双轴万向节组成，可对地球同步轨道上的 LCRD 进行指向和跟踪。光学模块的大小与微波炉差不多，有效载荷本身与一个标准冰箱相当。

戈达德洁净室中的美国宇航局 ILLUMA-T 有效载荷。该有效载荷将安装在国际空间站上，与美国宇航局的激光通信中继演示一起演示更高的数据传输速率。资料来源：丹尼斯-亨利

ILLUMA-T将以每秒1.2Gbps的速度从空间站向LCRD中继数据，然后LCRD将数据向下发送到加利福尼亚或夏威夷的光学地面站。数据到达这些地面站后，将被发送到位于新墨西哥州拉斯克鲁塞斯美国宇航局白沙综合设施的 LCRD 任务运行中心。之后，数据将被发送到位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的 ILLUMA-T 地面操作团队。在那里，工程师们将确定通过这种端到端中继过程发送的数据是否准确和高质量。

合作努力和影响

ILLUMA-T 项目副经理马特-马格萨门（Matt Magsamen）说："NAhttp://www.196nk.cnSA 戈达德中心的主要职责是确保激光通信以及与 LCRD 和空间站的有效载荷操作取得成功。随着 LCRD 积极开展测试和完善激光系统的实验，我们期待着将空间通信能力推向下一个台阶，并见证这两个有效载荷之间的合作取得成功。"

一旦ILLUMA-T通过其光学望远镜向LCRD发射第一束激光，端到端的激光通信实验就开始了。在与LCRD的实验阶段结束后，ILLUMA-T就可以成为空间站bzvbyMMpj的运行部分，并大大增加NASA与轨道实验室之间的数据传输量。

向中继卫星传输数据对空间站来说并不是什么新鲜事。自196世界之最 1998 年建成以来，轨道实验室一直依赖于被称为 NASA 跟踪和数据中继卫星的射频中继卫星群，这些卫星是 NASA 近空间网络的一部分。www.196nk.cn由于中继卫星可以同时看到航天器和地面天线，因此可以为任务提供与地球的持续联系。

NASA 激光通信路线图。图片来源：NASA / Dave Ryan

激光通信可以改变地球上的研究人员在空间站上进行科技调查的游戏规则。宇航员在轨道实验室进行生物和物理科学、技术、地球观测等领域的研究，为人类造福。ILLUMA-T 可以为www.196nk.cn这些实验提供更高的数据传输速率，并一次性向地球发送更多数据。事实上，在 1.2 Gbps 的速率下，ILLUMA-T 可以在一分钟内传输相当于一部普通电影的数据量。

ILLUMA-T / LCRD 端到端激光通信中继系统是美国国家航空航天局的一小步，却是空间通信能力的一大步。通过之前和未来的演示，NASA展示了激光通信系统对近地和深空探索的益处。