美國國防部測試近地軌道上之雷射光通訊 - 工程師

美國國防部測試近地軌道上之雷射光通訊終端運作

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美國太空發展署（SDA）以及國防高等研究發展署（DARPA）即將進行的實驗測試使用雷射在整個太空發射光束傳送資料的光通信終端機。他們認為，衛星群間以光學鏈接（optical inter-satellite links）是「最關鍵的證明技術之一」。

這種終端機是美國國防部（DoD）發展未來近地軌道星群的重要關鍵。這些星群需要衛星對衛星的光學交聯（satellite-to-satellite optical crosslink）將在太空中收集到的資料立即發送至地面的軍事指揮中心。相較於基於無線電的系統，雷射通訊系統的資料傳輸速率快上許多，然而，DoD仍有許多疑慮，諸如：宇宙射線對光學終端機的影響以及電子設備是否能夠承受太空發射的壓力等等問題。

衛星間光學鏈接是Tranche 0之中最關鍵的技術之一
SDA剛發布關於在傳輸層（transport layer）的通訊星群提出：「衛星間光學鏈接是Tranche 0之中最關鍵的技術之一，需要證明的。」Tranche 0將於2022年開始部署計劃。

由於，美國國防部宣布成立美國太空部隊。因此，美國太空部隊、太空和導彈系統中心通過信息請求（RFI）向潛在的發射服務提供商尋求信息，以支持第一代太空開發署（SDA）（稱為“Tranche 0”）。所謂Tranche 0航天器（SV）清單將由多達30個4種不同類型的大型航天器組成，並且SV清單分為兩個平面，每個平面15個航天器。該RFI提供了SDA Tranche 0任務要求草案，以便從潛在的發射服務提供商那裡獲得行業反饋，為正式發布招標做準備。

各種衛星之間鏈接相容標準待建立
衛星傳輸層必須以極低延遲的方式將太空資料傳送至地面並交給軍事用戶。SDA的申請中提到，「如果沒有光學衛星群間交聯的證明成熟度（並以射頻交聯（RF crosslink）為備用）」是不可能達成的。值得注意的是，在下行鏈路（downlink）使用雷射會穿透地球大氣層，尤其是穿過雲層。

SDA希望建立一或多個由數百個衛星組成的星群，用以進行通訊及追蹤導彈。SDA計劃向多家供應商購買光學終端機，因此他們要求競標者確保自家的硬體是能夠與他家的硬體相互運作。

有多家公司生產用於NASA深太空（deep-space）通訊並遵循通用標準的先進光學終端機。但是根據SDA的說法，針對地球同步低軌道範圍的光學衛星間鏈接，卻沒有公認的產業標準。因此，SDA提出納入建議標準使衛星鏈可相互運作，但這仍需要供應商之間的合作以確保系統的兼容性。

GA-EMS開發雷射通訊終端機
目前與SDA合作開發光學衛星鏈的公司之一有GA-EMS。GA-EMS在6月5日宣布與SDA簽署協議，將使用該公司的雷射通訊終端機，進行一連串光學衛星間鏈接的試驗。該試驗預計於2021年3月發射，GA-EMS將開發兩個12U立方衛星，每個立方衛星承載一個紅外線酬載和一個雷射通訊終端機。

另一個受到密切矚目的展示是DARPA的Blackjack計劃。DARPA計畫在明年發射一對小型衛星，這些衛星將攜帶SA Photonics製造的光學衛星間鏈接。Blackjack計劃在2022年完成後，DARPA的目標是證明近地軌道上的光纖網狀網路可為美軍提供全球安全通訊。

Space Micro開發太空小型低功率終端機
Space Micro是一家提供太空電子產品給DoD和NASA的公司，他們在去年獲得一份空軍的合約，為其開發一種安全的光學終端機。CEO David Strobel表示，SDA和DARPA的計劃將挑戰業界製造小型低功率終端機，而這些終端機也能滿足太空飛行之苛刻性能需求。

DoD的要求與NASA尋求與月球及外太空建立通訊的深太空計劃有很大不同。「NASA證明了這項技術。但是他們的終端機無法負擔LEO計劃。」

CACI International開發小型雷射光通訊終端機
雷射光通訊開始受到廣泛的關注。在DARPA啟動Blackjack計劃之前，DARPA在2016年授予LGS Innovations一份合約，關於開發用作衛星間鏈接的兩個小型雷射光通訊終端機。現在由CACI International擁有的LGS Innovations已交付這些終端機，DARPA計劃未來在太空實驗中發射。CACI正在為NASA的深太空光學通訊計劃製造雷射發射器，目的是將資料從小行星傳回地球。


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