日本國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構（JAXA）及其光衛星間通信系統「LUCAS」的光通信設備主要承包商NEC於1月23日宣佈，利用「LUCAS」成功地在先進雷達衛星「大地4號」（ALOS-4）與距離約4萬公里的地球同步軌道上的光數據中繼衛星之間，實現了全球最快的衛星間光通信（通信波長1.5μm波段，通信速度1.8Gbps），並首次通過地球同步氣象衛星將觀測數據傳輸到了地面站。
圖1：「LUCAS」傳輸的「ALOS-4」觀測圖像。這個圖像是在初始校準和驗證運行期間獲取的。通過「LUCAS」一次性下行傳輸條帶狀觀測數據，使得原本需要多個軌道周期才能直接傳輸至地面站的大量數據得以即時獲取。（圖中展示了部分觀測範圍的放大區域，包括北冰洋浮冰等，採用了偽色影像處理）。（供圖：©JAXA）
2024年10月，JAXA和NEC成功在搭載「LUCAS」地球觀測衛星光通信終端 (OLLCT) 的「ALOS-4」 與搭載定置衛星光通信終端 (OGLCT) 的「光學數據中繼衛星」之間實現了衛星間光學通信，並持續推進了技術驗證工作。
在此基礎上，研究團隊最終成功利用光通信鏈路傳輸了「ALOS-4」的觀測數據。這一突破使得在沒有可利用的地面站進行通信的區域，也能通過「LUCAS」實現大容量觀測數據的即時下行傳輸，而傳統地面站直連方式在這些情況下難以完成同樣的數據傳輸。
上圖中的影像為通過「LUCAS」首次下行傳輸的數據。該影像展示了「ALOS-4」在30分鐘內沿北極至歐洲、非洲大陸的觀測數據。
相比於傳統地面站傳輸方式需要分次進行數據傳輸，利用「LUCAS」則能一次性獲取廣域觀測數據，大幅提升數據傳輸效率。
光通信相較於無線電通信具有極寬的頻帶（1.5μm波長下約5THz），可傳輸比無線電更多的資訊。此外，由於光通信採用極窄的光束傳輸，幾乎不會受到幹擾或竊聽。因此，在未來的太空高速大容量通信發展中，光通信技術將發揮不可或缺的作用。
在「LUCAS」系統下，光通信數據中繼技術使得數據傳輸速率達到上代無線電數據中繼衛星「KODAMA」（DRTS）傳輸速度 240Mbps 的 7.5 倍，實現了超大容量數據傳輸能力的飛躍。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
