無線電波仍然是與航天器進(jìn)行通信的主要方式,但這種老化的技術(shù)很快就會(huì)得到升級(jí),從而可以更快地從太空下載數(shù)據(jù)。NASA目前正準(zhǔn)備在國際空間站上測(cè)試X射線通信系統(tǒng)。這個(gè)名為XCOM的項(xiàng)目將利用國際空間站上已有的設(shè)備用于不同目的。
為了演示驗(yàn)證這種新的通信技術(shù),NASA將使用“調(diào)制X射線源”(MXS)發(fā)送X射線脈沖,向國際空間站外面的“中子星內(nèi)部成分探測(cè)器”(NICER)單向發(fā)送編碼數(shù)據(jù)。MXS由戈達(dá)德航天中心開發(fā)的另一種名為NavCube的計(jì)算和導(dǎo)航技術(shù)控制操作,在對(duì)數(shù)字比特進(jìn)行編碼以進(jìn)行傳輸時(shí),MXS將每秒開關(guān)多次。NICER的主要目的是收集宇宙中密度最大的天體的數(shù)據(jù)——中子星及其會(huì)發(fā)送脈沖信號(hào)的近鄰脈沖星,但同時(shí)它也是設(shè)計(jì)來驗(yàn)證先進(jìn)技術(shù)的。除了驗(yàn)證XCOM,NICER還證明了X射線在太空導(dǎo)航的有效性,并在2017年,NASA工程師演示了NICER如何使用毫秒脈沖星的數(shù)據(jù)作為一種空間GPS,精確計(jì)算國際空間站在3英里(4.8公里)范圍內(nèi)的位置。正是這種獲取X射線信號(hào)的潛力使其成為X射線通信系統(tǒng)中接收器的良好候選者。
為了測(cè)試這個(gè)想法,NASA正在使用一種特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備,其被稱為調(diào)制X射線源。該裝置首先將紫外光照射到像鎂這樣的光電陰極材料上,從而產(chǎn)生X射線。這會(huì)產(chǎn)生電子,然后電子被加速成另一種材料,從而產(chǎn)生X射線。重要的是,MXS可以快速打開和關(guān)閉,將二進(jìn)制消息編碼為X射線,可以通過接收器發(fā)送和解密。
對(duì)于即將進(jìn)行的測(cè)試,NASA在國際空間站外部安裝了調(diào)制X射線源。在那里,它將在165英尺(50米)的距離內(nèi)將X射線信息發(fā)射到NICER,這將嘗試解碼它們。該團(tuán)隊(duì)表示,該消息本身最初將保持簡(jiǎn)單,以確保設(shè)備能夠準(zhǔn)確地獲取發(fā)送的內(nèi)容。如果可行,則可以在稍后的測(cè)試中發(fā)送更復(fù)雜的消息。
NASA的首次X射線通信驗(yàn)證將在國際空間站進(jìn)行。這幅圖像顯示了調(diào)制后x射線源(MXS)和中子星內(nèi)部成分探測(cè)器NICER)的位置,這是驗(yàn)證的關(guān)鍵。圖源:Spacedaily.com
如果一切按計(jì)劃進(jìn)行,X射線通信最終可用于向一系列航天器發(fā)射數(shù)據(jù)。X射線的波長比無線電波甚至激光通信系統(tǒng)短得多,這些系統(tǒng)也在開發(fā)中。這意味著它們應(yīng)該能夠?qū)⒏鄶?shù)據(jù)打包到更緊湊的光束中,從而有效地實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率。
另一個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)是X射線可以穿透熱的等離子體鞘,當(dāng)太空船在地球大氣層中爆炸時(shí),這種等離子體鞘通常會(huì)切斷無線電通信。在這個(gè)關(guān)鍵而緊張的時(shí)期,X射線可以讓宇航員與地面控制中心保持聯(lián)系。
XCOM測(cè)試將在未來幾個(gè)月內(nèi)在國際空間站上進(jìn)行。