美国国家航空航天局（NASA）正在进行深空光学通信（Deep Space Optical Communications，简称DSOC）技术的研究和测试。随着未来太空任务对科学数据传输需求的增加，现有的深空无线电频率通信系统逐渐接近其带宽极限。DSOC技术的目标是通过使用激光（或光学）通信来大幅提高数据传输速率，相较于目前的无线电系统，其容量可提高10到100倍。DSOC是NASA首个在月球以外进行的光学通信演示项目，旨在验证光学通信在深空任务中的可行性。
一、DSOC系统组成
- 飞行硬件：DSOC飞行激光收发器配备了近红外激光发射器，用于向地面系统发送高速数据，以及一个高灵敏度的光子计数摄像机，用于接收从地面发射的激光。该设备安装在航天器的隔离和定向组件上，以稳定光学系统并隔离航天器的振动。
- 地面系统：位于加利福尼亚州怀特伍德附近的Jet Propulsion Laboratory（JPL）的Table Mountain设施将使用一个高功率的近红外激光发射器与飞行收发器进行数据传输。地面接收系统位于圣地亚哥县的Palomar天文台，使用超导纳米线光子计数接收器来接收并演示高数据速率的传输。
二、关键目标
- 验证飞行激光收发器与地面系统在DSOC的校准和调试阶段能够锁定彼此的激光信号。
- 随着Psyche航天器距离地球的增大，验证指定的下行数据速率。
- 验证在1个天文单位（即地球和太阳之间的平均距离，约为9300万英里或1.5亿公里）范围内的数据上行能力。
- 在Psyche任务发射后近两年的时间里，每周进行一次联系，展示技术演示的持久性。
三、研究及测试时间表
- 2023年10月：Psyche航天器计划从NASA肯尼迪航天中心发射。
- 发射后约20天：开始DSOC的校准和调试阶段。
- 发射后约50天：预计进行首次联系。
- 2024年6月：第一阶段技术演示结束。
- 2025年1月：第二阶段技术演示开始。
- 2025年10月：DSOC技术演示结束。
DSCO已成功实现高清视频的深空传输，例如这段猫捉激光点的视频，这只名为Taters的猫在视频中最终成功捕捉到了那个吸引它的激光点。
四、相关历史背景
激光通信技术已经通过了一些关键测试。2013年，NASA的月球激光通信演示（Lunar Laser Communications Demonstration）在地月之间实现了创纪录的上行和下行数据速率。2021年，NASA的激光通信中继演示（Laser Communications Relay Demonstration）测试了从地球同步轨道进行高带宽光学通信，并展示了中继能力。2022年，NASA的TerraByte红外交付系统（TeraByte InfraRed Delivery system）也完成了相关测试。
五、项目管理
DSOC项目由NASA的喷气推进实验室（JPL）负责管理，属于NASA空间技术任务理事会（Space Technology Mission Directorate）下的技术演示任务计划中的一部分。