人類衛星通訊技術新突破 激光通訊未來把文字推送火星

去年八月，Masahide Sasaki和他的團隊指示衛星在東京郊區拍攝激光束。由紅外光製成的激光束對人眼是看不見的。當它走過數百英里的外太空時，同時光線也是無害的：它更像像一個聚光燈一樣散開，大約有10個足球場。一些光束進入望遠鏡的盡頭，在那裡它從鏡子上彈起，並通過鏡頭和過濾器飛過光子測量探測器。

物理學家佐佐木希望，光束可能不僅僅是看不見的波長射線，它可以用信息編碼。今天，在衛星通信中發射的無線電波具有有限的帶寬，這意味著它們不能一次發送大量的數據。日本國家信息與通信技術研究所物理學家佐佐木（Sasaki）說，如果您可以在紅外光子中編碼信息，那麼每秒可以傳輸數據百萬次。

多年來，太空科學家已經提出了這種激光輻射衛星，這可以使遠程行星上的無人空間漫遊與無線電波相比更快地進行通信。但激光會在火星行駛5500萬英里時消失，只有幾個光子實際上可以到達流動站上的接收器。所以科學家們首先需要從單個量子的光中讀取編碼的信息。

從衛星捕獲和閱讀單個光子是一個艱難的實驗，使得佐佐木集團刻苦專研七年之久，當時有人已經完成了這一工作。中國物理學家上個月發表在科學界報告，他們曾經管理了一個更難的版本的實驗，他們的衛星同時向兩個不同的城市發射了兩個光子。但日本團體聲稱在自然光子學中發表的聲稱是，他們在一個稱為微型衛星的微型衛星上進行了實驗，這個衛星重量約為100磅，微波爐和冰箱的大小之間。「微衛星重量不到中國衛星的十分之一，」佐佐木說。

這種重量差異也意味著發射成本便宜得多：您可以發射一顆100磅的衛星，大約200萬美元，而數以百萬計的大型衛星。這個價格點吸引了很多公司。「許多不是太空技術專家的公司可以進入這個新的領域，」

佐佐木集團正在與日本的一家公司合作，希望推出小型網路。它希望研究激光通信作為在其網路中發送消息的技術，以及稱為量子加密技術的邊緣加密技術來保護這些消息。顯然這絕對不是唯一的一場比賽：美國公司星期二在二月份推出了88顆小型衛星，但其重點是成像，而不是通信。十年來，佐佐木預計這些微型衛星中的4000顆將處於低地球軌道，其中許多可能需要安全的通信技術。

所有這些公司都有興趣發射小型衛星，因為它們造價低廉，現在技術終於足以適應他們展露手腳。戰略與國際研究中心的空間安全專家托德·哈里森（Todd Harrison）說：「你可以在一顆大型衛星上做的普通工作，在小型衛星上開始做重要的工作。

哈里森說，美國軍方可能能夠使用激光束與無人機進行通信。軍用無人機需要大量的高解析度照片，需要快速，安全的數據傳輸。因此，您可以啟動一個專用的微衛星來下載和提供無人機數據。激光通信與傳統衛星發射的無線電波不同，傳送目標光束，這意味著它最好在一對一設置中使用。

這些小型衛星也可能改變由少數傳統大型衛星組成的軍事衛星網路。「我們嚴重依賴每顆衛星，」哈里森說。「為了使網路更具彈性，而不是建造少量的大型衛星，您可以建造大量的小型衛星。」上周，「紐約時報」報道說，美國政府正計劃推出一個小衛星觀看朝鮮導彈試驗。

然而，佐佐木的通信技術遠不僅僅是這些。要快速發送消息，他們必須儘可能快地檢測到儘可能多的光子，而他們的小組只能從衛星發送的每一億個光子中檢測到大約一個光子。「這次，我們決定擴大激光束，使實驗更加可行，」佐佐木說。「但這是一個值得突破的通訊新領域。」現在，他們不能在白天做他們的實驗，因為陽光完全淹沒了他們的微小信號，即使是過濾器。他們計劃縮小激光束的尺寸，使其更多的在望遠鏡中。那麼也許他們可以把這個早上好的文字發給火星。

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