随着人们对天基激光通信的兴趣和发展的不断扩大 ， 林肯实验室将继续推动着可能性的极限 。 TBIRD 预示着一种新的方法 ， 具有进一步提高数据速率能力的潜力 ， 缩小尺寸、重量和功率 ， 并降低激光通信任务成本 。
TBIRD旨在降低这些成本的一种方法是 ， 利用最初为地面光纤网络开发的商业现成组件 。 然而 ， 地面组件并不是为在严酷的太空中生存而设计的 ， 它们的运行可能会受到大气效应的影响 。 与TBIRD合作 ， 该实验室开发了应对这两个挑战的解决方案 。
上图：TBIRD卫星创造了通过激光在轨道和地球之间传输数据的新纪录 。
适用于太空的商业组件
TBIRD有效载荷集成了三个关键的商用现货组件：一个高速率光调制解调器 ， 一个大型高速存储驱动器和一个光信号放大器 。
所有这些硬件部件都经过了冲击、振动、热真空和辐射测试 ， 以了解这些硬件在太空中的表现 。 在太空中 ， 它们将受到强大的力量、极端的温度和高辐射水平的影响 。 当该团队第一次通过模拟太空环境的热测试测试放大器时 ， 纤维融化了 。 正如研究人员解释的那样 ， 在真空中 ， 没有大气存在 ， 所以热量被困住 ， 不能通过对流释放 。 该团队与供应商合作 ， 修改放大器 ， 以通过传导释放热量 。
为了处理大气影响造成的数据丢失 ， 该实验室开发了自己的自动重复请求（ARQ）版本 ， 这是一种控制通信链路上数据传输错误的协议 。 有了ARQ ， 接收器（在这种情况下 ， 是地面终端）通过低速率上行信号提醒发送方（卫星）重新传输任何丢失或损坏的数据块（帧） 。
TBIRD系统工程师柯特·席勒（Curt Schieler）解释说：“如果信号中断 ， 数据可以重新传输 ， 但如果效率低下（意味着你把所有的时间都花在发送重复数据上 ， 而不是新数据） ， 你就会损失很多吞吐量 。 通过我们的ARQ协议 ， 接收器告诉有效载荷它接收到的帧是正确的 ， 因此 ， 有效载荷知道哪些帧需要重新传输 。 ”
TBIRD的另一个新特点是它没有“万向节” ， 这是一种用来指向狭窄激光束的机制 。 取而代之的是 ， TBIRD依赖于实验室开发的误差信号概念 ， 用于航天器的精确体指向 。 误差信号被提供给立方体卫星总线 ， 因此它知道如何准确地将整个卫星的主体指向地面站 。 而且 ， 由于没有了万向节 ， 有效载荷甚至可以进一步缩小 。
该实验室 TBIRD 有效载荷和地面通信项目经理、光与量子通信技术小组助理组长王玉德（Jade Wang）表示：“我们打算展示一种低成本的技术 ， 能够快速将大量数据从近地轨道下行连接到地球 ， 以支持科学任务 。 在短短几周的运营中 ， 我们已经实现了这一目标 ， 实现了每秒100千兆的前所未有的传输速率 。 下一步 ， 我们计划使用TBIRD系统的其他功能 ， 包括将速率提高到每秒200千兆 ， 使地面站在5分钟内就能下载超过2TB的数据 —— 相当于1000部高清晰度电影 。 ”
麻省理工学院林肯实验室与NASA戈达德太空飞行中心合作开发了TBIRD任务和技术 。
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