日前，美國國家航空航天局（NASA）發布消息稱，國際空間站將于近日試驗一種新型深空通信技術——X射線通信。

　　參與這個研發項目的NASA工程師賈森·米切爾說，研究人員對試驗這種新型通信技術期盼已久，如果試驗成功，該技術有望為人類探索深空提供支持。

　　醫院常用的X射線如何在通信領域發揮作用？這項通信技術的應用前景如何？帶著這些問題，科技日報記者采訪了相關專家。

　　“多快好省”的通信技術

　　深空通信的一個重要應用場合就是空間中衛星和衛星之間的通信，以及衛星和航天器之間的通信。當前承擔深空通信任務的，主要是無線電通信技術及日趨成熟的激光通信技術。中國科學院西安光學精密機械研究所助理研究員蘇桐告訴科技日報記者，目前深空無線電通信正朝著實現30GHz到300GHz的載波頻率方向努力，也就是毫米波通信方向。

　　生活中，手機信號這種無線電波的波長一般是厘米級的，而X射線的波長是納米級的。“載波頻率越高，能容納的信號帶寬就越大。X射線比無線電波的頻率要高7到8個量級，因此X射線通信比無線電波的理論傳輸容量更大。”蘇桐說。

　　“其實，無論是無線電波還是X射線，它們都是電磁波。”蘇桐表示，隨著技術不斷成熟，人們逐漸意識到，X射線不僅能被用于醫療或工業領域，也能被用于通信領域。

　　NASA研究人員稱，若X射線通信試驗成功，深空每秒千兆比特的高速數據傳輸有望成為現實。

　　“打個比方，如果將通信載波比作一條高速公路，那么通信帶寬就可以被看作是公路上的一條條車道。如果說無線電波通信能提供的車道只有幾條，那么X射線通信可提供的車道就會更多。車道越多，單位時間內能通過的車就越多；帶寬越大，單位時間內能傳輸的數據也就越多。”蘇桐說，在相同發射功率下，X射線能承載的數據更多，相對而言也更加節能，是項“多快好省”的通信技術。

　　助航天器解決失聯問題

　　蘇桐介紹道，X射線被用于通信領域的優勢在于，其頻率高、單個光子能量大、穿透力強。未來，這一通信技術的應用場景主要有兩個：遠距離、高速率的星際通信；特殊電磁環境下的深空通信。

　　“黑障區”是X射線通信大顯身手的地方。“黑障區”是指航天器在返回大氣層時，在航天器周圍形成的一個高溫等離子體鞘套，它產生于距離地球表面約40公里到100公里的高空。

　　蘇桐介紹道，因為等離子體鞘套中電子密度極高，具有吸收和反射電磁波的能力，因而當航天器穿越“黑障區”時，無線電信號會中斷，航天器也就與外界失去了聯系，這個過程大概會持續4分鐘至10分鐘。此時，地面人員無法及時獲取航天器的相關參數，可能會造成非常嚴重的后果。

　　“目前，相關研究人員已采用多種方式，試圖克服‘黑障區’的通信障礙，但效果都不理想。”蘇桐表示。

　　此前已有研究表明，X射線通信有望助力航天器克服這一難題。“X射線的頻率高，能夠穿透這片區域。”蘇桐表示，還有研究者曾提出，X射線通信或許將為火星探測器通信提供技術支撐。

　　三大技術難關尚待攻克

　　不過，要實現上述功能并非易事，需要在多個關鍵技術上有所突破。

　　首先是發射源技術。因為X射線的頻率太高，因而需要經過調制，但調制的難度比較大。

　　其次，實現高效率的X射線準直和聚焦難度較大。因為往外發散X射線時，射線角度會比較大，容易造成射線損耗。通過準直技術，可以將X射線匯聚成較平行的發射光束，再通過聚焦技術，使接收端盡可能收集更多X射線。

　　還有一個難點是X射線的捕獲、跟蹤、瞄準（ATP）技術。“除了X射線，其他波長較短的電磁波，如紫外線、伽馬射線等，若將它們用于通信，都會面臨這3方面的技術問題。區別在于，不同波長的電磁波技術方案和實現難度有所不同。”蘇桐表示。（實習記者 代小佩）