向從未有人到過的星球發(fā)送信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)生什么呢？

目前在地球上的許多地方，我們已經(jīng)能夠流暢使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。但是當(dāng)我們向從未有人到過的星球發(fā)送信號(hào)時(shí)，又會(huì)發(fā)生什么呢？

太空網(wǎng)絡(luò)是地球上的基站與無(wú)人太空探測(cè)器、行星探測(cè)車、軌道衛(wèi)星或載人航天飛船之間的雙向通信。這些無(wú)線電信號(hào)傳回消息、圖像和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。有朝一日它們會(huì)用于地球聚居地與月球或火星之間的通信。當(dāng)然，這不只是“打電話”到火星這么簡(jiǎn)單，外太空網(wǎng)絡(luò)與我們?cè)诘厍蛏系捏w驗(yàn)大不相同。信號(hào)以光速傳播，這意味著無(wú)線電信號(hào)可能需要20分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間才能到達(dá)火星探測(cè)車，這就如同回到撥號(hào)式聯(lián)網(wǎng)。

除了極其緩慢的通信之外，太空網(wǎng)絡(luò)還面臨可靠性的挑戰(zhàn)。如果太空探測(cè)器在冥王星附近發(fā)生故障，科學(xué)家無(wú)法準(zhǔn)確地命令其返回實(shí)驗(yàn)室；或是當(dāng)火星探測(cè)車在火星表面停止不動(dòng)時(shí)，也無(wú)法打開后備箱并取出備用件。

因此，太空通信系統(tǒng)中的所有組件必須能夠承受高輻射水平、劇烈溫度波動(dòng)，并具有長(zhǎng)使用壽命。Space.com的報(bào)告稱：“即使是在最短的地球-火星往返行程中，宇航員接收到的輻射劑量也將近有66雷姆。這個(gè)量相當(dāng)于每五六天接受一次全身CT掃描。”

溫度也會(huì)影響可靠性。在地球大氣層外，陽(yáng)光照射下的物體溫度可達(dá)248華氏度，而陰影下的物體溫度可達(dá)零下148華氏度。根據(jù)NASA數(shù)據(jù)，火星上的溫度變化范圍在-284至86華氏度之間。

對(duì)于火星探測(cè)車等系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，功效是另一個(gè)挑戰(zhàn)。在將數(shù)據(jù)或圖像傳回地球之前，探測(cè)車能多有效地充分利用電源？

GaN（和GaAs）的一小步，太空網(wǎng)絡(luò)的一大步

深太空的嚴(yán)苛環(huán)境是砷化鎵(GaAs)和氮化鎵(GaN)理想的用武之地。對(duì)太空探索以及最重要的回傳地球的通信所固有的挑戰(zhàn)性條件來(lái)說(shuō)，這兩種化合物半導(dǎo)體技術(shù)必不可少。

GaAs是一種化合物半導(dǎo)體，幾十年來(lái)一直是太空應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。GaAs放大器和開關(guān)穩(wěn)固可靠，并且已經(jīng)用于包括通信和導(dǎo)航衛(wèi)星在內(nèi)的多個(gè)太空平臺(tái)上。然而，新興標(biāo)準(zhǔn)是GaN。GaN解決方案可在更高溫度下可靠運(yùn)行，壽命比傳統(tǒng)技術(shù)長(zhǎng)100倍。GaN還能在更小的封裝內(nèi)提供更高的輸出功率和數(shù)據(jù)吞吐量，能耗降低高達(dá)20％。

成百上千種基于GaAs和GaN的網(wǎng)絡(luò)解決方案已經(jīng)在太空應(yīng)用中推出。這些解決方案包括用于支持關(guān)鍵項(xiàng)目的軌道衛(wèi)星，如用于寬帶數(shù)據(jù)、電信和GPS的Boeing Spaceway。

NASA也一直依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)傳送其發(fā)現(xiàn)。1997年NASA、歐洲航天局和意大利航天局在一項(xiàng)合作任務(wù)中向土星發(fā)射了卡西尼-惠更斯號(hào)太空飛船?？ㄎ髂?惠更斯號(hào)探測(cè)器包含關(guān)鍵設(shè)備，旨在使其在土星衛(wèi)星泰坦表面執(zhí)行任務(wù)期間，與太空飛船進(jìn)行通信。Qorvo的砷化鎵(GaAs)技術(shù)是將研究結(jié)果發(fā)回地球的關(guān)鍵所在。

幾年之后，火星成為NASA勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)兩部探測(cè)車的目的地，它們也配備了GaAs放大器。這兩部探測(cè)車于2004年抵達(dá)火星，憑借卓越設(shè)計(jì)與星際裝置的結(jié)合，勇氣號(hào)持續(xù)運(yùn)行并與地球保持通信直至2010年。它的姐妹探測(cè)車機(jī)遇號(hào)至今仍在運(yùn)行，并向全球科學(xué)家發(fā)送數(shù)據(jù)。

隨后，NASA于2006年向冥王星發(fā)射新地平線號(hào)太空飛船。通信系統(tǒng)組件幫助新地平線號(hào)持續(xù)運(yùn)行九年，并將首批冥王星高分辨率圖像傳回地球。新地平線號(hào)是第一艘訪問柯伊伯帶的太空飛船，這是一個(gè)距離海王星至少超過10億英里的大區(qū)域，包含小型繞行冰體。

2012年，火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室(MSL)的天空起重機(jī)著陸雷達(dá)和好奇號(hào)探測(cè)車也搭載了類似的組件。在著名的恐怖七分鐘航程中，網(wǎng)絡(luò)對(duì)好奇號(hào)安全著陸火星表面是必不可少的。

對(duì)于科幻愛好者們來(lái)說(shuō)，我們也在監(jiān)控?zé)o線電波以尋找智能生命，搜尋外星人最好的方法就是用RF！太空要求外星網(wǎng)絡(luò)的可靠性和效率提升到全新的“超塵世”水平，借助合適的RF技術(shù)，飛向宇宙，浩瀚無(wú)垠！

Qorvo在太空

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Qorvo已在軌運(yùn)行二十年（并將繼續(xù)運(yùn)行）