"地球落"通过猎户座航天器窗口在东部夏令时间2026年4月6日下午6:41捕捉到（图片来源：NASA）全球近乎实时地关注NASA的阿尔忒弥斯2号月球任务的壮举，多亏了宇航员与地球之间的高科技激光连接，使高清晰度视频和图像得以流媒体传输。以光学方式传输数据，这里通过红外光的方式，被称为'激光通信'，这是使阿尔忒弥斯2号在公众眼中如此成功的关键。由于每天都能获得高分辨率的图像，大家仿佛随着阿尔忒弥斯2号指挥官瑞德·怀斯曼、副驾驶维克托·格拉弗，以及任务专家克里斯蒂娜·科赫和杰里米·汉森一起，伴随着他们的月球之旅。这一切都是由一种叫做猎户座阿尔忒弥斯2号光通信系统（O2O）的设备实现的，由麻省理工学院林肯实验室的研究人员开发。作为一种红外激光，它以高达每秒260兆比特的速度向地球传输数据——比一些家庭宽带互联网还要快。选择红外信号而非无线电信号有多种原因。首先，近红外光可以穿透薄云，因此天空被遮挡不会妨碍通信。其次，光学光的频率高于无线电，可以容纳更多的数据。林肯实验室光量子通信组的首席系统工程师法尔扎娜·卡特里在声明中表示：“我们的目标是展示O2O在载人航天飞行中的操作实用性，将地球上互联网用户享受的高带宽连接扩展到深空中的宇航员身上。”她补充道：“我们不仅展示了激光通信在低地球轨道以外的载人任务中的首次使用，还吸引了广大公众关注，因为宇航员分享了他们旅程中几乎实时的多媒体内容。”在阿尔忒弥斯2号任务中，影像非常重要。诸如“你好，世界”和“地球落”等精彩照片并非偶然。宇航员在NASA休斯顿的约翰逊航天中心接受了观察和摄影月球及地球的培训，而O2O系统确保他们最佳的图像可以在拍摄后几小时内传送回地球，传播到新闻网站和社交媒体上。O2O系统源于林肯实验室团队开发的一个类似项目，叫做模块化、灵活且可扩展的光学终端（MAScOT）。该系统于2023年首次飞往国际空间站（ISS）并进行测试，其基础是NASA于2014年通过光学载荷激光通信科学（OPALS）仪器传送的165兆比特视频。O2O是MAScOT的进化版，由三个模块组成。一个是配有4英寸望远镜的光学模块，负责聚焦激光并帮助定向。第二个模块包含将电子数据转换为光学数据的调制解调器。最后，第三个模块是与宇宙飞船接口的控制器，以帮助定向望远镜。阿尔忒弥斯2号月球掠过飞行2小时。这是NASA任务的直播屏幕截图。（图片来源：NASA）激光瞄准了三处地面站点之一，主要是位于新墨西哥州的NASA白沙测试设施和加利福尼亚州的喷气推进实验室的塔布山设施，第三个是位于澳大利亚国立大学的斯特朗罗山天文台的实验性地面站点。最初计划的操作窗口为每天1小时，但由于O2O在高效传输数据方面表现出色，因此在任务进行中使用频率增加。NASA任务管理层甚至决定调整阿尔忒弥斯2号猎户座胶囊的姿态（其在太空中的方向），以延长与地面站的视线内时间，从而允许传输更多的数据。在为期10天的飞行中，O2O总共传输了半个TB的数据。“O2O能够下载所有从多个机载摄像机存储的数据，让任务控制能够擦除存储卡并用新照片和视频装满它们，”卡特里说，同时强调通过O2O进行数据下载实际上保护了这些数据。“在任何太空任务中，科学家和航天器工程师对未在任务中发送下来的数据感到担忧，因为这些数据有可能损坏或被毁坏。而且，当宇宙飞船胶囊返回时，下载数据有时可能需要几个月。O2O提供的激光通信能力确保了数据的保存，并立即可以用于分析。”在地球上，我们已经使用激光通过光纤传输数据，而且几十年来激光一直被视为空间通信的未来。尽管无线电更简单，但由于其低频率限制了带宽，因此数据传输速率较慢——这也是为什么即使是寻找外星文明时也会遇到阻碍的原因。