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日本將在太空採用光通信,速度媲美5G

2021/03/30

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       日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)最早將在2021年度內開始運用在人造衛星間通信中採用光的系統。光通信的數據傳輸速度是以往採用電波的通信的7倍以上,接近目前的高速通信標準5G。如果在太空中普及大容量的光通信,也有望用於互聯網連接、與環月基地的通信等新用途。

 

在太空中利用光進行通信的示意圖(JAXA提供)

 

       在日常生活中通過智慧手機和個人電腦使用互聯網時,一般是將攜帶信息的數位信號轉換為光,通過光纖電纜將信息傳送給接收方。光是地面通信基礎設施的主角。

 

       另一方面,在太空中及太空與地面的聯絡方面,多是使用電波。電波不易受到天氣的影響,容易傳輸較遠距離,能夠相對輕鬆地收發數據。

 

       JAXA將開始運用的通信系統「LUCAS」把與地面相對靜止的同步衛星和環繞地球周圍、拍攝各種情況的2顆地球觀測衛星結合起來。在同步衛星上安裝主要接收光信號的裝置,在地球觀測衛星上安裝傳輸光的裝置,以此交換信息。

 

       採用該系統時衛星間的通信速度為每秒1.8GB,有望接近在智慧手機等之上啟動服務的5G的目前速度(每秒2~4GB)。通過同步衛星中轉,將地球觀測衛星拍攝的森林和田野等圖像傳回地球。

 

       同步衛星已經由日本國産火箭「H2A」43號機于2020年11月送入太空。JAXA攜手日本情報通信研究機構(NICT),確認了在模擬地球觀測衛星的地面裝置和同步衛星之間能正常收發光信號。2021年度內將發射地球觀測衛星「大地3號」,在經過數月的動作確認後開始運用LUCAS系統。

 

       之所以用同步衛星中轉,是因為地球觀測衛星在繞地球1周的90分鐘裏只有約10分鐘能向地面傳輸數據,存在時間方面的制約。如果採用中轉方式,可傳輸時段能達到約4倍,能實時發送數據的時間將延長。

 

       大地3號的特點是精度高,即使離地面600公里以上,也能以80厘米間隔拍攝地面情況。不過,高解析度圖像的數據量非常大。如果採用傳輸速度達到電波7倍以上的光,則能在相同時間內傳輸7倍以上的數據。即使以高解析度拍攝自然環境和發生災害時的災區圖像,也能順暢通信,有望用於救援活動和農業、漁業。

 

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