美国国家航空航天局（NASA）不久将在国际空间站部署 ILLUMA-T，旨在加强空间激光通信。该系统与之前发射的 LCRD 系统配合使用，有望利用红外光实现更快的数据传输速率。ILLUMA-T 的发射、测试和演示以过去的任务为基础，推动了 NASA 在未来太空努力中实现先进激光通信的愿景。
NASA 的 ILLUMA-T 有效载荷通过激光信号与 LCRD 通信。资料来源：NASA/Dave Ryan
美国国家航空航天局（NASA）利用国际空间站（ISS）--一个围绕地球运行的足球场大小的航天器来了解更多有关太空生活和工作的信息。20 多年来，空间站为生物、技术、农业等领域的调查和研究提供了一个独特的平台，它是宇航员进行实验的家园，包括提高美国国家航空航天局的空间通信能力。
戈达德洁净室中的 NASA ILLUMA-T 载荷。该载荷将被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
2023 年，NASA 将向空间站发送一项技术演示，即集成 LCRD 低地球轨道用户调制解调器和放大器终端（ILLUMA-T）。ILLUMA-T和2021年12月发射的激光通信中继演示（LCRD）将共同完成NASA首个双向、端到端激光中继系统。
通过ILLUMA-T，NASA的空间通信与导航（SCaN）项目办公室将展示空间站激光通信的威力。激光通信系统使用不可见的红外光，以更高的数据速率发送和接收信息。有了更高的数据传输速率，任务可以在一次传输中向地球发送更多的图像和视频。ILLUMA-T 安装到空间站后，将展示更高的数据传输速率对低地球轨道任务的益处。
专家见解和更多优势
ILLUMA-T 的光学模块特写，有保护膜覆盖。图片来源：NASA/丹尼斯-亨利
美国国家航空航天局（NASA）SCaN计划前副局长巴德里-尤尼斯（Badri Younes）说："激光通信为任务提供了更大的灵活性，并加快了从太空获取数据的速度。我们正在近地、月球和深空演示中整合这项技术"。
除了更高的数据传输速率外，激光系统还更轻巧、耗电更少--这是设计航天器时的一个关键优势。ILLUMA-T 的大小与一个标准冰箱差不多，将固定在空间站的一个外部模块上，与 LCRD 一起进行演示。
目前，LCRD 正在地球同步轨道（距地球 22,000 英里）上展示激光中继的优势，在两个地面站之间传输数据，并进行实验以进一步完善 NASA 的激光能力。
ILLUMA-T项目副经理马特-马格萨门（Matt Magsamen）说："ILLUMA-T进入空间站后，终端将以每秒1.2千兆比特的速度向LCRD发送高分辨率数据，包括图片和视频。然后，数据将从 LCRD 发送到夏威夷和加利福尼亚的地面站。这次演示将展示激光通信如何为低地球轨道任务带来益处。"
发射和初步运行
ILLUMA-T 将作为 SpaceX 为 NASA 执行的第 29 次商业补给服务任务的有效载荷发射。在发射后的头两周，ILLUMA-T 将从龙飞船的尾箱中取出，安装在空间站的日本实验舱-暴露设施（JEM-EF）上，该设施也被称为"希望"--在日语中意为"希望"。
有效载荷安装完毕后，ILLUMA-T 小组将进行初步测试和在轨检查。一旦完成，团队将为有效载荷的"第一束光"做好准备。"第一束光"是一个关键的里程碑，任务将通过光学望远镜向 LCRD 发射第一束激光。
一旦实现首束光的发射，数据传输和激光通信实验就将开始，并在整个计划任务期间持续进行。
NASA 激光通信路线图。图片来源：NASA / Dave Ryan
在不同场景中测试激光
未来，运行中的激光通信将成为射频系统的补充，目前大多数天基任务都使用射频系统将数据发送回国。ILLUMA-T并非首个测试太空激光通信的任务，但它使NASA离这项技术的实际应用更近了一步。
除LCRD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，该系统在2014年的月球大气和尘埃环境探测器任务中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，该系统演示了与无线电信号相比，激光通信如何加快地球与太空之间的信息流动。
戈达德 ILLUMA-T 团队在洁净室中的有效载荷前。资料来源：美国国家航空航天局/丹尼斯-亨利
测试激光通信在各种情况下产生更高数据速率的能力，将有助于航空航天界进一步完善未来月球、火星和深空任务的能力。
