無線電波仍然是與航天器進行通信的主要方式,但這種老化的技術很快就會得到升級,從而可以更快地從太空下載數據。NASA目前正準備在國際空間站上測試X射線通信系統。這個名為XCOM的項目將利用國際空間站上已有的設備用于不同目的。
為了演示驗證這種新的通信技術,NASA將使用“調制X射線源”(MXS)發送X射線脈沖,向國際空間站外面的“中子星內部成分探測器”(NICER)單向發送編碼數據。MXS由戈達德航天中心開發的另一種名為NavCube的計算和導航技術控制操作,在對數字比特進行編碼以進行傳輸時,MXS將每秒開關多次。NICER的主要目的是收集宇宙中密度最大的天體的數據——中子星及其會發送脈沖信號的近鄰脈沖星,但同時它也是設計來驗證先進技術的。除了驗證XCOM,NICER還證明了X射線在太空導航的有效性,并在2017年,NASA工程師演示了NICER如何使用毫秒脈沖星的數據作為一種空間GPS,精確計算國際空間站在3英里(4.8公里)范圍內的位置。正是這種獲取X射線信號的潛力使其成為X射線通信系統中接收器的良好候選者。
為了測試這個想法,NASA正在使用一種特殊設計的設備,其被稱為調制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,從而產生X射線。這會產生電子,然后電子被加速成另一種材料,從而產生X射線。重要的是,MXS可以快速打開和關閉,將二進制消息編碼為X射線,可以通過接收器發送和解密。
對于即將進行的測試,NASA在國際空間站外部安裝了調制X射線源。在那里,它將在165英尺(50米)的距離內將X射線信息發射到NICER,這將嘗試解碼它們。該團隊表示,該消息本身最初將保持簡單,以確保設備能夠準確地獲取發送的內容。如果可行,則可以在稍后的測試中發送更復雜的消息。
NASA的首次X射線通信驗證將在國際空間站進行。這幅圖像顯示了調制后x射線源(MXS)和中子星內部成分探測器NICER)的位置,這是驗證的關鍵。圖源:Spacedaily.com
如果一切按計劃進行,X射線通信最終可用于向一系列航天器發射數據。X射線的波長比無線電波甚至激光通信系統短得多,這些系統也在開發中。這意味著它們應該能夠將更多數據打包到更緊湊的光束中,從而有效地實現更快的數據傳輸速率。
另一個潛在的優勢是X射線可以穿透熱的等離子體鞘,當太空船在地球大氣層中爆炸時,這種等離子體鞘通常會切斷無線電通信。在這個關鍵而緊張的時期,X射線可以讓宇航員與地面控制中心保持聯系。
XCOM測試將在未來幾個月內在國際空間站上進行。