當前的通信基礎設施無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)火星居民的需求。太空旅行的未來(lái)發(fā)展必然伴隨著(zhù)更好的通信方式的出現。那么，未來(lái)火星可能有互聯(lián)網(wǎng)嗎？圖片來(lái)源：美國《科學(xué)新聞》網(wǎng)站

也許幾十年后，當宇航員登陸火星時(shí)，他們需要新的聯(lián)系方式，無(wú)論是彼此之間的交流，還是與周?chē)�設備的聯(lián)系，或是與地球任務(wù)控制中心進(jìn)行通信。遙遠星球上的宇航員更希望能與地球上的親人進(jìn)行視頻聊天，通話(huà)質(zhì)量清晰且無(wú)延遲。

但是，在火星連接地球上的WiFi似乎是不可能的，因為地球距離火星實(shí)在是太遙遠了。人們或許需要另一種策略。歐洲空間局（ESA）系統工程師克萊爾·帕菲特表示，建立良好的通信基礎設施對于人類(lèi)完成火星任務(wù)至關(guān)重要。

太空旅行的未來(lái)發(fā)展必然伴隨著(zhù)更好的通信方式的出現。那么，火星上可能有互聯(lián)網(wǎng)嗎？

“精心編排的舞蹈”連接地火通信

國際宇航聯(lián)空間運輸委員會(huì )副主席楊宇光在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，人類(lèi)在本世紀是不可能殖民火星的，但有必要在這里建立永久駐留基地�；�于這一前提，才要在火星上建立互聯(lián)網(wǎng)。

不過(guò)，在人們搭建火星互聯(lián)網(wǎng)之前，首先要了解火星上現有的通信方式是如何運作的。

據美國《科學(xué)新聞》雜志網(wǎng)站介紹，地球與火星的許多通信都是通過(guò)火星中繼網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行的。目前，在火星軌道上運行的5個(gè)探測器組成了這個(gè)網(wǎng)絡(luò )，它向火星地面任務(wù)發(fā)送指令，并從它們那里接收科學(xué)數據。這5個(gè)探測器是美國國家航空航天局（NASA）的火星勘測軌道飛行器、火星大氣與揮發(fā)物演化探測器、火星奧德賽探測器和ESA的火星快車(chē)和微量氣體軌道飛行器。NASA將其描述為“一支精心編排的舞蹈”。

ESA目前正在探討“火星通信和導航基礎設施”概念。如果繼續推進(jìn)，該項目將強化目前的中繼網(wǎng)絡(luò )，并開(kāi)發(fā)一套與通信和導航相關(guān)的有效載荷，可搭載在任何前往火星的飛行器上。一旦部署到軌道上，這些有效載荷將充當節點(diǎn)，在火星上提供無(wú)線(xiàn)通信。它們也可留在那里，供未來(lái)的任務(wù)使用。

太空激光通信是關(guān)鍵技術(shù)

雖然傳統的無(wú)線(xiàn)電頻率足以滿(mǎn)足低數據速率，但使用激光鏈路可在同一時(shí)間幀內傳輸10到100倍的數據。由于光波的頻率更高，是無(wú)線(xiàn)電波的數十萬(wàn)倍，可容納更多的信息。因此，這種類(lèi)型的光信號正是空間通信的發(fā)展方向。

“激光通信是太空寬帶所需的關(guān)鍵技術(shù)�！睏钣罟饨榻B說(shuō)，“激光通信是一種利用激光光束進(jìn)行信息傳輸的通信技術(shù)，屬于電磁波的一種。相對于傳統的無(wú)線(xiàn)電波通信，激光通信具有許多優(yōu)勢�！�

具體而言，激光通信的光波短，具有很高的頻率，因此能實(shí)現更高的數據傳輸速率。激光通信也能將光的能量高度集中在一個(gè)小的空間范圍內，通信時(shí)所需的能量相對較低，有助于降低通信系統的能耗。激光束發(fā)散角小，使通信信號能更準確地傳輸到目標地點(diǎn)。此外，相對于無(wú)線(xiàn)電波，激光通信在大氣層以外的真空環(huán)境中受到的干擾較少，表現更為穩定。

NASA的“普賽克”號航天器于去年10月升空，其中一個(gè)重要任務(wù)就是引入深空光通信（DSOC）系統，測試激光通信的可行性。DSOC不僅代表著(zhù)深空通信能力的增強，而且代表著(zhù)范式的轉變，有望徹底改變深空任務(wù)。

去年11月中旬，“普賽克”號航天器從1600萬(wàn)公里的距離向地球發(fā)送了數據。12月，它從3100萬(wàn)公里外發(fā)送了一段可愛(ài)貓咪的視頻。這是NASA首次使用激光從深空傳輸視頻。

ESA也在探索長(cháng)距離光通信。一項名為ScyLight的項目正在支持光學(xué)和量子技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，以實(shí)現安全、快速的太空數據通信。

搭建火星互聯(lián)網(wǎng)的構想

楊宇光向記者描述了其構想：未來(lái)，如果想在火星上網(wǎng)，那么應該在地球軌道和火星軌道上分別設有一個(gè)大型中繼站。兩個(gè)中繼站之間可使用激光通信，而中繼站與地球和火星之間則分別使用無(wú)線(xiàn)電通信。

楊宇光表示，當太陽(yáng)運行到地球和火星之間時(shí)，由于太陽(yáng)的電磁波譜很寬，必然會(huì )對地火通信產(chǎn)生干擾。屆時(shí)，在日地拉格朗日L4、L5點(diǎn)設置兩個(gè)中繼站，可規避太陽(yáng)遮擋的問(wèn)題。

去年6月，德國柏林工業(yè)大學(xué)的托比亞斯·普范策爾特和大衛·貝姆巴赫提出，圍繞火星運行的衛星群可為這顆紅色星球提供分支互聯(lián)網(wǎng)。

擬議中的火星網(wǎng)絡(luò )將類(lèi)似于太空探索技術(shù)公司（SpaceX）運營(yíng)的“星鏈”系統。在地球上，通過(guò)衛星覆蓋寬帶互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)電話(huà)的成本很高。但在火星上，這樣的系統可能比在地球上建立一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò )更便宜、更容易。

普范策爾特和貝姆巴赫利用邊緣計算推導出，由81顆圍繞火星的低軌衛星組成的星座足以覆蓋整個(gè)火星。它們將提供一個(gè)本地通信系統，成為地球互聯(lián)網(wǎng)的延伸。（記者張佳欣）

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