感嘆無線網(wǎng)NASA如何在太空傳數(shù)據(jù)

筆者已經(jīng)不記得美國1957年發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星時(shí)的情況了，但還記得在第二年探險(xiǎn)者一號(hào)被送入軌道。年輕的時(shí)間，我不理解其重要性。但在今天，我認(rèn)識(shí)到了。美國國家航空航天局(NASA)實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)人認(rèn)為不可能的事情。

　　這方面的例子實(shí)在不勝枚舉。NASA最近慶祝了阿波羅11號(hào)登月行動(dòng)。40年過去了，這一壯舉仍然被認(rèn)為是不同尋常的：三名宇航員和他們的飛船從地球出發(fā)，在384403公里外的月球上著陸，并最終返回了地球。

　　兩顆衛(wèi)星

　　再現(xiàn)月球勘測(cè)軌道飛行器(NASA)

　　又一次，NASA將重點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了月球。2009年6月18日，兩顆衛(wèi)星，月球勘測(cè)軌道飛行器(LRO)和月球隕石坑觀察和感應(yīng)衛(wèi)星(LCROSS探測(cè)器)，開始了前往月球的征途。

　　LCROSS探測(cè)器執(zhí)行的是單程任務(wù)。NASA希望利用該探測(cè)器撞擊月球表面，制造一個(gè)大隕石坑?？茖W(xué)家將利用光譜儀進(jìn)行分析，以確定月球表面是否存在水。

　　LRO的計(jì)劃時(shí)間更長一些。明年的時(shí)間，該衛(wèi)星將位于月球50公里高的軌道上，拍攝照片并創(chuàng)建高分辨率三維地圖。那時(shí)，該衛(wèi)星將每天向地球傳輸461吉兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，以供科學(xué)家們分析研究。

　　數(shù)學(xué)時(shí)間

　　這可是相當(dāng)大數(shù)量的數(shù)據(jù)。最好用一個(gè)例子來說明國家航空航天局正嘗試做的事情。以我的互聯(lián)網(wǎng)接入方式為例。它的帶寬是6兆/秒。首先，我們需要將461兆字節(jié)轉(zhuǎn)換為3688兆。按照6兆/秒的速度進(jìn)行傳輸?shù)脑?。將花費(fèi)614666秒，大約170個(gè)小時(shí)或7天。這樣的結(jié)果看上去不太好。

　　微波的問題

　　國家航空航天局需要找到一種方法，以便進(jìn)行高速傳輸。與L-3通信電子技術(shù)公司(L-3 ETI)的合作得出了解決方案。如下規(guī)格的行波管(TWT)放大器：

　　“這個(gè)采用25.65GHz頻率40瓦功率的微波放大器可以在新墨西哥州白沙和月球軌道之間通過Ka波段提供100兆比特每秒(Mbps)的寬帶連接。該行波管的射頻效率為50%，重1.5公斤，體積有90X370X90毫米。”

　　L-3 ETI提供的行波管放大器(NASA)

　　通過每秒100兆比特的帶寬，461吉兆的數(shù)據(jù)發(fā)送回地球的時(shí)間將減少到十小時(shí)以內(nèi)。

　　100兆比特每秒的帶寬看上去沒什么出奇的地方。大部分802.11n的無線設(shè)備都能夠做到這一點(diǎn)。不過我們不要忘記這些信號(hào)的距離。無線電信號(hào)以光速(每秒299792公里的速度)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)速度下，信號(hào)到達(dá)地球需要耗時(shí)一秒以上。無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)者不用擔(dān)心這種情況。

　　最后

　　如同NASA的其它創(chuàng)新一樣，這一技術(shù)最終將應(yīng)用到地球軌道衛(wèi)星和地球上的無線網(wǎng)絡(luò)中?，F(xiàn)在，我們可以想象一下利用智能手機(jī)在世界各地使用這種類型寬帶的情況。