美国宇航局的TBIRD(太字节红外传输)演示及其主航天器PTD-3(探路者技术演示器-3)已完成技术演示。TBIRD有效载荷在过去两年中打破了使用激光通信从太空进行卫星下行链路速度最快的世界纪录。

破纪录的激光演示完成任务

NASA的PTD系列利用通用商用航天器提供了一个强大的平台，可以在发射之间以最少的重新设计来有效测试技术。PTD-3航天器于2022年5月在SpaceXTransporter5任务中发射后进入低地球轨道，不久之后，TBIRD开始向加利福尼亚州桌山的光学地面站发送激光通信信号。

TBIRD为期两年的演示展示了激光通信的可行性。大多数NASA任务都依赖于射频通信系统。然而，激光通信使用红外光，可以在单个通信链路中打包更多数据。这项技术非常适合需要大量数据传输的科学和探索任务。

2023年，TBIRD不断打破自己的记录，并于6月达到顶峰，以每秒200千兆比特的速度在五分钟内传输了4.8兆兆字节的无差错数据，相当于约2400小时的高清视频。

TBIRD有效载荷是众多激光通信演示之一。NASA的SCaN(空间通信和导航)计划正在完善这项技术，以展示激光通信对将更多科学和探索数据带回家的影响。下一次演示将在ArtemisII任务上进行。

除打破世界纪录外，此次任务还展示了成本效益高的设计以及极低的尺寸、重量和功率要求——无论是在PTD-3航天器上还是在TBIRD有效载荷中。纸巾盒大小的有效载荷包含两个商用电信调制解调器，TBIRD团队对其进行了改装，以适应太空的极端环境。

PTD-3/TBIRD系统还克服了与激光通信相关的一个主要挑战：在以轨道速度移动并受到大气阻力冲击的情况下建立窄光束激光链路连接。PTD-3航天器的精确“主体指向”和稳定性使TBIRD有效载荷能够在太空中以17,000英里/小时的速度移动时取得破纪录的成就。该航天器创下了NASA立方体卫星在没有任何移动机制或推进系统的情况下实现的最高精确指向记录。

PTD-3和TBIRD任务的结束是意料之中的。该系统不包含推进系统，这意味着一旦它被部署到低地球轨道，任务只能持续到其轨道自然衰减为止。

尽管TBIRD计划仅运行六个月，但其演示却进行了两年多的时间，使NASA能够更多地了解低地球轨道上的激光通信操作。

TBIRD期间获得的经验教训将应用于未来的激光通信实施，并最大限度地减少任务设计的下行链路限制，从而实现未来的探索和发现。