跨越3100万公里!NASA首次利用激光从深空传回15秒实时高清视频

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据美国航空航天局(NASA)最新消息,在12月11日的技术演示中,NASA首次利用激光从距地球约3100万公里(约为地月距离的80倍)的深空发送传回了一段超高清流媒体视频。

这段视频的显示了一只名为塔特斯(Taters)的橘色虎斑猫(orange tabby cat)追逐一个移动的激光光点的画面,非常灵活生动。这也标志着一个历史性的里程碑——尽管此前研究人员曾利用激光在近地轨道和月球之间传输信号,但这一技术还是第一次在深空展示。

NASA副局长Pam Melroy表示:“这一成就强调了我们对推进光通信作为满足未来数据传输需求的关键要素的承诺。增加带宽,对于实现我们未来的探索和科学目标至关重要,我们期待着这项技术迎来持续进步,并在未来的星际任务中改变人类的通信方式。”

具体操作过程和目标

该实验旨在从深空传输非常高带宽的视频和其他数据,从而使未来的人类任务超越近地轨道。该演示通过一种称为“飞行激光收发器”( flight laser transceiver)的尖端仪器共传输了15秒的测试视频。视频信号以每秒267兆比特(Mbps)的系统最大比特率发送,最终用了101秒传回地球。

该仪器能够发送和接收近红外信号,并向位于加州圣地亚哥县的加州理工学院帕洛马天文台的海尔望远镜发射编码近红外激光,并在那里成功下载文件。

接着,循环视频中的每一帧都被“实时”发送到美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory),在那里进行实时播放。

激光通信演示于10月13日与美国宇航局的“灵神星”号(Psyche)任务一起发射,NASA希望借助激光通信,从深空传输数据的速度能比目前使用的最先进无线电通信技术快10-100倍。当Psych前往火星和木星之间的主要小行星带时,这项技术演示将向距离地球最远的红色星球发送高数据速率信号。在此过程中,它为未来发送复杂科学信息、高清图像和视频的高数据速率通信铺平了道路,以支持人类的下一个巨大飞跃:将人类送上火星生活。

“其中一个目标是展示跨越数百万英里传输宽带视频的能力。Psyche上没有生成视频数据,所以我们通常发送随机生成的测试数据包,”NASA喷气推进实验室技术演示项目经理Bill Klipstein表示,“但为了让这一重大事件更令人难忘,我们决定与喷气推进实验室的设计师合作,制作一个有趣的视频,捕捉演示的精髓,作为Psych任务的一部分。”

来自深空的猫猫视频

在发射前上传的这段超高清短视频中,虎斑猫Taters正在追逐一个移动的激光光点,它是喷气推进实验室一名员工的宠物,视频中有叠加的图形。这些图片展示了技术演示的几个参数,比如Psych的轨道路径,帕洛玛望远镜的穹顶,以及有关激光及其数据比特率的技术信息。另外,Taters猫猫的心率、颜色和品种也实时展示在上面。

“尽管从数百万英里之外传输,但它能够比大多数宽带互联网连接更快地发送视频,”喷气推进实验室的Ryan Rogalin说,他是该项目的接收器电子负责人。“事实上,在帕洛马收到视频后,它通过互联网发送给喷气推进实验室,这种连接比来自深空的信号慢。喷气推进实验室的设计实验室做了一项了不起的工作,帮助我们展示了这项技术——每个人都喜欢Taters。”

选择这段猫猫视频上天,其实背后还有一个历史渊源:从1928年开始,一个受欢迎的卡通人物“加菲猫”出现在电视测试广播中。当下,“加菲猫”的视频和表情包仍然风靡于网络。移动激光点对于猫咪的魔力,给动物朋友们创造了更多有趣的瞬间!

里程碑一个接一个

这一最新的里程碑是在11月14日实现“第一缕曙光”(first light)的太空激光通信关键节点之后。该系统如今又顺利验证了更快的数据下行速度,并在每周检查中提高了指向精度。12月4日晚,该项目展示了62.5 Mbps、100 Mbps和267 Mbps的下行比特率,这与宽带互联网下载速度相当。在此期间,该团队总共下载了1.3太比特的数据。

深空光通信演示是由NASA空间技术任务理事会下的技术演示任务(TDM)计划资助的一系列光通信演示中最新的一项,并由NASA空间操作任务理事会内的“SCaN”(空间通信和导航)计划提供支持。

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