当四名阿尔忒弥斯II号宇航员搭乘“猎户座”飞船执行载人绕月飞行任务时,NASA计划在传统无线电通信之外,引入激光链路进行数据回传,目标包括支持高清视频流媒体传输,使任务画面以更接近实时的方式呈现给地面。
NASA为该任务配置的关键载荷之一是“猎户座阿尔忒弥斯II号光学通信系统”(Orion Artemis II Optical Communications System,O2O)。该系统安装在“猎户座”飞船上,通过聚焦的红外激光束与地球端设施建立通信链路。
长期以来,载人航天通信主要依赖无线电波。NASA表示,光学通信通过更窄的光束传输信息,可在单位时间内承载更高的数据量,但同时对指向精度提出更高要求,需要确保信号准确指向地面望远镜等接收设备。根据阿尔忒弥斯II号相关规格信息,“猎户座”到地球的光学链路预计数据速率可达260兆比特每秒。
在工作方式上,O2O包含可发送与接收红外光的终端,并采用可旋转的安装设计,以便在飞船滚转、俯仰等姿态变化过程中维持光束对准地球。系统将压缩后的视频、科学测量数据以及宇航员语音等信息转换为光学信号,经由望远镜发射至地面站;地面站接收后解码,将光学信号还原为数据。NASA的技术说明指出,O2O与“猎户座”的航空电子设备和电力系统集成,作为额外通信通道运行,并不取代飞船原有的无线电系统。

地面端方面,光学天线接收激光信号后,可将其转换并接入光纤网络,再路由至任务控制中心及相关分发平台。相关分析称,这一流程使得来自“猎户座”的数据在较短时间内即可进入任务控制人员的显示系统,并用于对外发布的任务画面。
NASA官员表示,光学链路的应用将提升载人绕月任务的可视化呈现能力,支持地月之间的高清视频传输,使公众看到的任务画面更清晰、更细节化。相关报道指出,借助该系统,任务关键节点画面有望实现实时或近实时呈现。
不过,激光链路也存在对天气与大气条件敏感的限制。报道提到,云层和大气湍流可能导致光束散射或被阻断。为此,NASA正推进地面基础设施升级,使光学与无线电链路协同工作:在光学条件不佳时可切换至带宽较低但更稳定的无线电通道,条件改善后再恢复光学链路。
在标准与工程实现方面,NASA采用了面向月球与深空激光通信的CCSDS光学协议构建O2O,以融入国际互操作空间链路框架。相关报道同时称,O2O可能在阿尔忒弥斯II号任务中向地球回传超过以往任何“猎户座”任务的数据量,使该任务成为未来深空通信网络能力验证的重要测试场景。
