激光如何抢占通信领域的先机？

出 品：科普中国

作 者：兰顺正

策 划：宋雅娟 涂子怡

监 制：光明网科普事业部

近日，在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心，通用原子电磁系统公司与美国国防部太空发展局利用SpaceX公司“猎鹰9号”商业火箭将激光互联网络通信系统（LINCS）卫星发射到指定轨道。

独树一帜的激光通信

激光作为一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征，激光通信则是利用激光来作为信息的载体。与传统的无线电通信相比，卫星激光通信具有许多独到之处：

首先激光载波频率具有数百 THz量级，比载波频率在几 GHz 到几十 GHz 范围内的传统无线电通信高 3~5 个数量级，可携带更多信息，通信速率更高。其次激光发散角小，束宽极窄且指向性好，在空间中不易被捕获。在进行激光通信时，设备必须位于狭窄的光束之内，才能接收到较为清晰的信号，因此可以利用激光进行两点之间的高度保密通信，也可以建立防拦截激光通信网络，进行多点保密通信，通信过程中不易受外界干扰，拥有更好的安全性和可靠性。同时激光波长比无线电波长小 3~5 个数量级，激光通信系统所需的收发光学天线、发射与接收部件等器件与无线电所需器件相比，尺寸小、重量轻，可满足小型化、轻量化、低功耗的要求。

激光通信是未来通信技术发展的重要方向之一

虽然激光通信也存在着一定的局限性。如与微波通信相比，激光通信的成本较高；激光在大气传输的过程中，会被雪雾和雨水大大衰减而影响通信的质量；且激光束极高的方向性也导致对设备的稳定性和精度提出很高的要求。但是总体来说，激光通信必将在军事领域以及未来空间高速数据传输方面得到广泛的应用，这已经成为国际上的共识及趋势。此前美国太空发展局局长德里克·图尔尼尔就曾说过，激光通信可以带来“高带宽、低延时、信号干扰概率低的通信网络，适用于任何平台，无论是在水面上，船上，还是在空中”。

“大国竞争”的助力

其实美国等国家在很早之前就已经率先开展卫星激光通信技术研究，如在 1968 年美国 NASA 戈达德太空飞行中心的科研人员就曾将一束激光从地面站发送至近地轨道卫星 GEOS⁃II，进行激光传输实验，分析了大气湍流对激光信号传输的影响；1985年美方又运用高精度跟瞄技术建立了稳定的激光通信链路。而在2013 年，美国月球激光通信演示验证项目成功实施，为其卫星激光通信发展奠定了深厚技术基础。

无线电通信易受到对方电子战部队的干扰

这些年美国重回“大国竞争”，因此为应对同级别的对手，美军对于通信安全的要求也骤然加强。美军认为，当前各类武器系统都依靠无线电信号通信，而这也是一些自动功能的基础，自动功能虽可以提升武器的防御力，但无线电信号很容易被“黑客入侵”。根据华盛顿的说法，俄罗斯在研制电子战系统方面取得了重大进展。五角大楼联合人工智能中心最近发布报告说：“俄罗斯军队的技术比美国更先进，而且正在迅速发展人工智能，以获得战场信息优势”。在这种情况下，激光通信就成为美军的关注重点之一。

据报道，此次是美国国防部太空发展局自2019年成立以来第一次发射卫星。激光互联网络通信系统由12颗微型 “立方卫星”（CubeSats）组成，每颗卫星载有一个C波段双波长全双工光通信终端(OCT)和一个红外（IR）有效载荷，所有部件均有原子电磁系统公司圣地亚哥生产厂设计和制造，目前已有两个卫星进入轨道开始调试运行。据分析，美国军方和通用原子公司将试图改变通信方式，欲抢在俄罗斯等国前面占得卫星激光通信的先机。通用原子电磁系统集团总裁斯科特·福尼表示，未来是光通信的天下，即将开展的实验标志着通信“进化”的开端。

军事小词典

激光通信原理：在利用激光进行通信时，技术人员需要首先将各种形式的信号转变为调制光束。在接收站，技术人员需要用激光接收装置接收调制光束，并进行解调，从而将所需信号与激光束（载波）分离，与信号强度相关的输出电流将被逐级放大，然后被输送到扬声器或其他装置。

来源： 科普中国-军事科技前沿

这上传速度你达到没！我国实现10G量级激光通信速率：1GB电影1秒上传空间站

快科技1月2日消息，据国外媒体报道称，我们已经实现10G量级的激光通信速率，这速度非常的快。

按照国星宇航的赵宏杰博士的说法：我们已经实现10G量级的激光通信速率，一部1GB的电影仅需1秒便可从地面上传到中国空间站，未来速率甚至可以攀升到百G量级。

有网友看完之后表示，这速度真的是太快了，给空间站加个电影院吧（已经开始期待在空间站上看电影了）。

还有网友打趣的表示，期待太空直播，我要送火箭可以吗，不过5g的速度是4g的100倍，10秒一个电影，这么看的话，目前运营商的5G速度指定缩水了。

去年的时候，中国科学院空天信息创新研究院在星地激光高速通信领域取得了突破，成功利用自主研制的500毫米口径激光通信地面系统。

与吉林一号MF02A04卫星进行了星地激光通信实验，实现了每秒10G比特（Gbps）的通信速率，所获取的卫星载荷数据质量良好，可以满足高标准业务化应用需求。

星地激光通信是指利用激光作为载波，在卫星和地面之间传输信息的技术。其具有频谱资源丰富、通信速度快、抗干扰能力强、安全性高等优点，是未来空间信息网络的重要组成部分。

相关问答

激光传送信息叫什么通信?

激光传送信息是一种无线通信技术,它利用激光束将信息从一个地方传输到另一个地方。这种技术被广泛应用于数据传输、通信和网络连接等领域。激光通信的主要优点...

这束激光的速率是c.对于站台上的泽天来说,_作业帮

[最佳回答]对也不对,对于他们来说1S已经不是在地上感觉的1S了在他们觉得光速还是光速,因为时间在他们严重比地上要快很多对也不对,对于他们来说1S已经不是...

高通量激光卫星标志我国通信进入什么时代?

高通量激光卫星的标志着我国通信进入了高速、高容量的通信时代。高通量激光卫星是一种新型的通信卫星技术,通过使用激光通信技术,可以实现更高的数据传输速率...

高通量激光卫星标志我国微型通信进入什么时代?

我国卫星通信已进入高通量时代。高通量卫星通信系统具备更高的数据传输速率和更大的容量,能够满足日益增长的通信需求。我国已成功发射了一系列高通量卫星,如...

经过各国科学家的努力，高质量、高速率的光纤通信终于实现...

[最佳回答]激光

激光是一种什么光?

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。原子受激辐射的光,故名“激光”:原子中的...

为什么激光氧气切割速度远远大于汽化切割和熔化切割?-懂得

由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割由于切割过...

一根光纤能熔几次纤?

光纤主线反复熔接当然会影响网速。光纤的传输介质是极细的玻璃丝芯儿。有两个或者多个玻璃芯组成光缆,光纤内部信号传输一般都采用激光,它具有更高的速率,更大...

化学反应速率单位?

化学反应速率反应速率即化学反应进行的快慢,单位为mol/(L·s)或mol/(L·min)。用单位时间内反应物的浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示。浓度单位一般...

LiFi的主要用途有哪些?能取代WiFi吗?-红网问答

改变房间照明光线的闪烁频率进行数据传输,只要在室内开启电灯,无需WiFi也便可接入互联网。LiFi是用可见光来实现无线通信,即利用电信号控制...LiF...