一、激光通信提供月球寬帶連接速度提高4800倍

    去年5月麻省理工學院科學家表示，他們(men) 研發出一種快速傳(chuan) 送大量數據、使其輕鬆穿越遼闊太空的方法。這可能為(wei) 月球上的宇航員提供一個(ge) “寬帶網絡”。這是衛星光學組件的一個(ge) 電腦輔助設計藍圖。

　　美國宇航局的月球激光通信演示包括月球大氣與(yu) 塵埃環境探測器和地球間的雙向激光通信。它展示了這樣一個(ge) 方法可能傳(chuan) 輸大量數據。這意味著高清視頻可從(cong) 地球傳(chuan) 送到外太空，也可能從(cong) 外太空傳(chuan) 送給地球。

　　美國宇航局的月球激光通信演示包括月球大氣與(yu) 塵埃環境探測器和地球間的雙向激光通信。它展示了這樣一個(ge) 方法可能傳(chuan) 輸大量數據。這意味著高清視頻可從(cong) 地球傳(chuan) 送到外太空，也可能從(cong) 外太空傳(chuan) 送給地球。

　　新浪科技訊 北京時間26日消息，據國外媒體(ti) 報道，科學家展示了可為(wei) 月球提供寬帶連接，證明太空不是互聯網的禁區。

　　一個(ge) 由馬薩諸塞州麻省理工學院林肯實驗室研究人員組成的科研組第一次驗證了通過一項技術可為(wei) 太空居民提供人類在地球所用的網絡連接。它可提供大宗數據傳(chuan) 送甚至高清視頻數據流。

　　通過專(zhuan) 業(ye) 激光通信設備，這個(ge) 科研組已進行把數據從(cong) 地球傳(chuan) 送到月球的測試。這個(ge) 科研組將於(yu) 6月8日到13日間，在加利福尼亞(ya) 州聖何塞市舉(ju) 行的2014年激光與(yu) 電光學會(hui) 議上公布新細節，以及月球與(yu) 地球間破紀錄激光通信上行鏈路“在軌性能”的第一個(ge) 全麵概述。這個(ge) 記錄比以前的傳(chuan) 輸速度高出4800倍。

　　較早報告闡述了這個(ge) 科研組完成的研究成果，但沒有提供它的細節。麻省理工學院林肯實驗室的馬克-史蒂文斯表示：“這是我們(men) 首次公布研究成果的概述以及它是如何運作的。在軌性能非常優(you) 越，很接近我們(men) 預計的結果，這使我們(men) 相信我們(men) 對基礎物理學有了很好的理解。”

　　2013年，這個(ge) 科研組的月球激光通信演示(LLCD)以每秒622兆位的下載速度在月球和地球間傳(chuan) 輸數據超過23.9萬(wan) 英裏(約合38.5萬(wan) 公裏)。這個(ge) 傳(chuan) 輸速度超過任何無線電頻率(RF)係統。另外，他們(men) 還以每秒19.44兆位的傳(chuan) 輸速度在地球和月球間傳(chuan) 送數據。這個(ge) 速度比迄今所用最好的無線電頻率上行鏈路高出4800倍。

　　史蒂文斯說：“通過激光束以高數據速率把數據從(cong) 地球傳(chuan) 送到月球目前是個(ge) 挑戰，因為(wei) 傳(chuan) 播光束所需距離高達40萬(wan) 公裏。光束穿越大氣時，難度加倍，因為(wei) 湍流可能使接收器的信號快速衰落或中途喪(sang) 失。我們(men) 演示了中等大小雲(yun) 衰減的耐受性以及大氣湍流誘發的較大的信號功率的變化。結果證明，即使有很少的信號餘(yu) 量，也會(hui) 提供沒有誤差的性能。”

　　盡管月球激光通信演示和近地任務直接相關(guan) ，但這個(ge) 科研組預測它還可能適用於(yu) 深空任務以及火星和外行星任務。 
 

二、激光脈衝(chong) 研發空氣光纖，可望實現超長距離通信

　　據英國《每日郵報》在線版7月29日報道稱，美國馬裏蘭(lan) 大學物理學教授霍華德·米爾克伯格，將目光大膽投向了無形的空氣。他和自己的團隊創新出一種可以讓空氣具備玻璃導波管一樣作用的方法。據其刊發在《光學》月刊上的論文介紹，空氣導波管的結構為(wei) ：一個(ge) 由低密度空氣組成的“外壁”，包裹著充滿高密度空氣的內(nei) 芯。而與(yu) 普通光纖一樣，外壁的折射率要低於(yu) 內(nei) 芯。這種結構的“空氣”導波管能夠長距離、無損耗地傳(chuan) 送光信號。

    目前的光纖產(chan) 品，其結構一般由透明的玻璃管芯和由低折射材料製成的包裹外皮組成。外皮的作用是當光試圖逃逸出管芯時，將其反射回來。不過，固體(ti) 材料有著明顯的短板。一是能夠控製和駕馭的能量有限，二是離不開鋪設管道、安裝支架等外部支持，使其無法在諸如大氣層甚至太空這樣的特殊環境中發揮作用。

　　霍華德團隊製造空氣導波管的方法，是使用超強激光脈衝(chong) 。激光脈衝(chong) 能夠在空氣中電離出很細的“光絲(si) ”，而這些光絲(si) 會(hui) 提高周圍空氣的溫度，令空氣擴散，並在其經過之後留下一條低密度的、內(nei) 部空氣折射率低於(yu) 外部氣體(ti) 的空洞。

　　光絲(si) 存在的時間短得驚人，隻有約一萬(wan) 億(yi) 分之一秒，而空洞則可以存活幾毫秒，幾乎是激光脈衝(chong) 的一百萬(wan) 倍。霍華德團隊認為(wei) ，正因為(wei) 空氣導波管能夠較長時間的存在，因而單個(ge) 的它就可以傳(chuan) 導激光並收集信號。

　　目前霍華德的團隊正在致力使空氣導波管的長度達到至少50米。憑借該技術，我們(men) 不僅(jin) 可以對大氣上層或核反應堆這樣的極端環境進行化學分析，改進激光雷達的性能以繪製高分辨率的三維地形圖，最終還能在太空中的任意地方隨時交流——讓人類未來的通信方式發生質的改變。