中国首次实现卫星间激光通信，继量子通信之后再次突破，为何神奇

近些年来，我国的通信事业蓬勃发展，在继量子通信技术之后我国的卫星间激光通信再创佳绩。日前，伴随着我国首个卫星互联网“行云工程”第一阶段的顺利实施，两颗实验卫星完成了多项核心技术的在轨验证，尤其是首次实现了中国低轨卫星间激光通信，打通了卫星之间空间信息传输的多项难题，实现了我国卫星物联网星座星间激光通信零的突破。

那么相比较其他通信方式，激光通信有哪些神奇地方？又将给通信产业带来什么样的巨变呢？

激光通信在星际间通讯优势明显，助力深入探索宇宙，承载空地直接传输

卫星之间采用的“星间激光通信”是一种充分利用激光束为载体的传输方式，利用激光开发的通讯技术有以下优点：单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低、安装方便、见效快等。

利用激光载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递的通信方式，传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、功耗低，可以极大地降低卫星星座系统对地面网络的依赖，从而从源头上减少了地面基站的建设数量和建设成本，有利于扩大覆盖区域、实现全球测控和天地一体化通信布局。

我国激光通信事业蓬勃发展，在众多科研院所的通力合作下，我们已经取得了巨大突破：

以25所研制的终端为例，空间激光通信可以实现每秒传输1部高清电影；同时激光波束窄、方向性极强，用激光作为载波进行数据的发射与接收，具有很强的抗截获能力和抗电磁干扰能力。

据悉本次顺利实施测试的"行云二号"01星、02星的激光通信载荷质量6.5千克，在轨功耗80瓦，是国内最小的星间激光通信载荷。

其实，星间激光链路技术已成为全球卫星通信系统发展的关键技术。据公开资料显示，全球中低轨道星座项目中提出采用星间激光链路实现空间组网的计划的项目，仅有马斯克的“星链计划”（Starlink星座）已经顺利实施，并且进入了用户实测阶段。而原计划发射78至108颗卫星实现高速互联网服务的LeoSat公司的“LeoSat星座”，却因缺乏投资运作十分困难。

我国"天基物联网"建设迅速，与广泛的5G覆盖一起服务全球

我国的5G基站建设发展迅速，每天都已千套以上的基站建设速度领先全球，预计很快就会形成全国覆盖，而在空地一体化通信方面，我们的量子通信已经完成了多项建设任务，即将全面进入实施阶段。

马斯克的星链刷爆网络的时候，我国的“天基物联网”也在悄然发展，一大批诸如“行云工程”、“鸿雁星座”、“虹云工程”等项目相继落地，开始建设。

今年5月12日，“快舟一号甲”运载火箭在酒泉卫星发射中心，以“一箭双星”方式，成功的将 “行云二号”的两颗卫星送入预定轨道，该工程是我国首个"天基物联网"卫星，也是"行云工程"的第一阶段的重要组成部分。

所谓“天基物联网”其实就是发射卫星上天，形成星座组网，然后以卫星为基站，为地面用户提供物联网服务。即使在没有地面网络信号的情况下，依然能够实现全球范围内的实时物联互通。

“行云工程”将分三个阶段实施。本次的多项核心技术在轨道成功验证，标志着“行云工程”α阶段建设任务已完成。而β阶段建设也已经启动，计划在2021年发射12颗卫星，届时天基物联网的全球服务能力将显著增强。最终的γ阶段则计划在2023年前后建成由80颗低轨通信卫星组成的星座。

据悉，目前两颗卫星已圆满完成了包括平台及载荷状态测试、馈电链路通信测试、用户链路通信测试、通信业务流程测试、星间激光通信载荷测试等在内的第一阶段技术验证。

该星座建成后将有效解决目前地面物联网业务因地面蜂窝通信网络覆盖率不足(目前陆地覆盖率约为20%，海洋覆盖率不到5%)而导致的通信盲区难题，同时结合我国领先的5G技术，将为全球带去万物互联的全新服务。

总结

我国成功突破多项关键技术，终于研制出高性能星间激光通信终端，通过对高指向性激光的控制、收发和调制，可以在高速运动的卫星平台上实现激光通信链路的建立和保持，进而实现远距离星间高速通信，这将极大的促进我国通信事业的发展，也将为未来更遥远的深空探测提供高效的通信手段。

也许有一天，我们就能在手机终端上看到从月球、火星通过激光通信技术的"现场直播"，而这一切相信不会太远。

美国试验新型激光通信技术，能让无人机与卫星高速通信

兵工科技（微信ID：binggongkeji）

MQ-9无人机目前使用的卫星通信微波天线，将来如果换成激光通信系统，将极大提高其通信能力

目前的军用远距离无线通信，主要以微波通信为主，虽然技术水平越来越高，应用也十分成熟，但却存在通信带宽难以继续大幅提高，且容易被截获、干扰的缺陷。上世纪末，一种新概念的通信技术开始出现，这就是无线激光通信技术。上世纪90年代起，以美国为首，展开了对该技术的广泛攻关。早期的激光通信试验，受限于激光器件、功率密度等技术基础不足，试验通信距离比较短，仅为几十千米。近年来，随着新型激光器件技术的进步，激光通信技术逐渐从实验室走向现实。2020年2月20日，美国通用原子公司成功测试空对太空激光通信系统，这种被命名为机载激光通信系统（ALCoS）的新式通信系统，有可能掀起军用通信技术的革命。

激光通信的优势

激光通信技术相比传统微波通信技术，究竟有哪些过人之处？首先，与传统微波载波通信相比，激光通信天然具有通信容量大，速率高的优势，对于军用通信而言，目前发展趋势就是带宽更大、容量更高，这对于激光通信而言恰恰是最主要优势。

其次，虽然激光通信在大气层内有容易被云雨、雾霾等吸收耗散，影响通信距离和质量的缺点，但由于激光相比微波方向性好、波束角小得多，因此在对太空通信时，具有通信距离远，能量耗散小的优点，特别适合天基与地球之间的通信。

第三，激光通信系统由于指向性好，发射和接收系统必须对准角度才能进行通信，因此相比微波，更难以被敌人接听和截获，保密性强，同时它也难以被传统电磁辐射所干扰，抗干扰能力强。

总而言之，激光通信技术在高带宽、大数据量传输需求方面提供了最佳解决方案。

美国机载激光通信系统（ALCoS）

通用原子公司本次演示的新型机载激光通信系统（ALCoS），在技术上已经非常成熟和先进，其激光发射通信系统的尺寸、重量和功率，都非常适于安装在大型中空长航时无人机上，而此前的试验性系统，尺寸和重量都过大，根本不可能由MQ-9这种规格的无人机搭载。

机载激光通信系统（ALCoS）具备两个工作光学波段，分别为1064nm和1550nm，其数据承载能力是传统射频通信卫星系统的300倍。

此次新型激光通信系统的试验测试工作，由通用原子公司与TESAT公司合作完成，主要由通用原子公司位于加那利群岛特内里费岛的光学天文台与TESAT卫星激光通信终端LCT135进行闭合连接，成功演示了采集、跟踪以及关闭与LCT135的链接的能力。也就是说，此次测试并未直接将激光通信系统终端安装在无人机上，而是安装在一个底面测试站上进行测试。不过下一步如果测试结果理想，通用原子公司将进一步将激光通信系统安装在无人机上，直接在空中完成与太空中通信卫星的高带宽激光通信。

可以说，本次测试迈出了使飞机具备高宽带通信系统的关键一步，可赋予飞机通信不受对手侦测与干扰的能力。同时，ALCoS打破了当前射频卫星通信技术的数据瓶颈，有利于发展新一代高性能传感器。

未来展望

下一步，通用原子公司计划使用ALCoS激光通信系统在MQ-9“死神”无人机与卫星之间安全传输数据，进而实现低截获率、低检测率的空-天间通信。

我们知道，此前的大型远程无人机，都是通过机头安装的微波卫星天线实现与通信卫星的通信的，但通信带宽较小，能够实时传送的信息很有限，而如果无人机-卫星间激光通信能够成为现实，必将极大增强无人机作为通信中继节点和侦察探测平台的实际信息获取能力，将成为军事通信领域的技术颠覆者。美国在空-天激光通信技术领域的新动向，无疑值得我们借鉴和学习。

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