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激光通讯卫星 中国北斗卫星再次突破,秒传几千兆,或成首个激光通信网络国家
发布时间 : 2025-04-04
作者 : 小编
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中国北斗卫星再次突破,秒传几千兆,或成首个激光通信网络国家

中国技术真的已经完成能从太空传输几千兆数据了吗?未来中国有着极大可能会成为全球激光通信网络的国家,这又是什么情况呢?

这是因为,中国北斗卫星和地面站使用了激光信号,用来创新性的高速通信实验,这个实验意义非凡,研究人员表示,通过实验数据来看,这个方法可以让卫星每秒按照几千兆字节的速度,朝地面发送数据,这个是什么概念? 1秒就是几千MB的传输速度,再看看我们生活常用的传输速度,1秒有2-3mb,那速度就已经很令人满意的,这么一说,你是不是意识到,这几千兆1秒的传输速度,有着多大的意义呢? 那可是一秒就是几个G啊。

再看向现在正常来说,传输的速度是1秒千字节,那相差的速度可不是一星半点,一旦试验成功并投入使用,那所带来的数据传输效率,都不是我用文字来表达的,是真真切切的跨越鸿沟。

北斗卫星是我国自行研制的全球卫星导航系统,目前已经全球组网成功,并和137个国家签下了合作协议,目前中国北斗,已经在世界上具有一定的影响力,在未来国家应用的空间也会不断的进行扩展。

北斗卫星虽然是世界上第三个成熟的卫星导航系统,可是其的卫星数量是最多的,已经超过GPS,在军用民用上都能提供很大的帮助,毕竟现在是信息化时代,卫星的重要程度根本不用我多说。

北斗是具备短报文通信能力的,它通过摩斯信号代码进行的无线电报通信,以这样的方式来和地面用户进行连接,然而宽带的有限,所以就只是短报文了,大概是140个字的信息。

那么在这次实验中可以得知,在激光信号的帮助下,这将不会再是限制,在需求下,各项数据就能在瞬间传输到几乎任何地方,要知道本身,北斗卫星就能够在野外、沙漠、海洋等没有通信和网络基础的地方进行定位,也能够向外界发出信息,而使用激光信号以后,发布的内容,就可以不再局限于140个字,传输的速度不仅更快,重要的数据资料,都能够随时就能传送,发到任何地方。

激光这类的发展,我国本就是较为领先的,但是我们知道,激光有个问题,那就是容易受到大气的影响,毕竟这是一项光学系统,那么随之而来的问题就是,激光信号是否能够稳定,会不会由于大气的干扰,远程光通信无法维持呢? 届时所带来的偏颇就会成为致命伤了。

这不,研究人员表示,在最新的研究中发现,北斗卫星的激光信号是可以在城市等具有挑战性的环境中稳定接收的,这将没有后顾之忧。

其实对于激光通信卫星的想法,早在上世纪60年代就被美日以及一些西方国家就开始进入了研究,可是仍然没有办法解决一些问题。

最主要的问题就是挑战,如何解决激光会受大气影响的这个问题,越是活动频繁的城市,光信号就越容易被影响,如果光信号被影响,这样地面站所接收到的光粒子就会变少,光信号要是变得模糊,那信息就没有办法读取,这一问题无法解决,激光通信就是拖后腿的存在了。

而现在,通过我国科学家的言论来看,很明显,中国已经率先将这一问题,进行了解决,这是一种可以通过电荷改变形状的望远镜镜面,这样就能减少空气湍流所带来的模糊效应,以让我们的信号能得到正常接收。

有意思的是,我国整整比美方等发达国家研发时间,晚了30年,却被我国给“反超了”,要说激光通信的超车,可不是简单说的,而是我们已经应用上的,虽然北斗卫星激光通信还在研究当中,可是我们在量子领域上,激光通信就得到了应用。

就比如我们的量子卫星“墨子”号 ,也是世界上的首颗空间量子科学实验室,激光通信就很好的运用上了,当时墨子号那5.1GB的每秒下载速度,着实让世界都震惊了,而就在2019年,“实践号” 那每秒10GB的速度,创下了记录。

可见激光通信已经不是第一次使用,而以使用的经验来看,激光通信地面站的设施建设,有着极其复杂的设备,就像一个大型望远镜、一个光束跟踪和锁定单元、信号处理设备等,有了这些设备才能够实现激光通信。

而此次我国科学家和工程师表示,竟然想要将这些设备放置到一辆车里,这样就能实现移动部署,一旦成功,中国就有可能成为世界首个拥有覆盖全球的通信网络国家,届时各国也会更加依赖我国的北斗卫星,慢慢就会将GPS给压上一头。

由经验来看,北斗卫星激光通信的实验,成功性是很高的,不过此次难就难在打造激光通信的移动部署,如果移动部署能够完成,那将会是彻底的改变,而中国激光通信也将成为国际标准。

中国要对星链出手了?港媒:潜射激光武器可攻击马斯克星链卫星

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南华早报在7月20日报道称,海军潜艇学院的科学家正在实施一项研究,称如果国家安全受到威胁,可授命于潜艇在合适的时间与位置节点上摧毁卫星,比如披着民用外衣的星链卫星,军事用途越来越广泛,必要时可以将其摧毁!

然而种花家去翻阅论文原文却发现,港媒《南华早报》的理解上是有偏差的,脑补成分太多了,不过种花家却发现了另一个隐藏在台面以下的问题,已经到了自由讨论击毁近地轨道卫星的程度,那么各位猜猜,激光功率要多大才行?这个级别的激光武器又是代表了什么意义?

港媒报道:星链卫星威胁很大,激光武器可以将其击落

《南华早报》报道称,介入这项研究的是海军潜艇学院的王丹教授,在6月份发表在《指挥控制与仿真》的论文显示,中国正在积极研究激光武器反卫星,一艘在舱内安装了兆瓦级固态激光武器的潜艇可以在保持潜水状态的同时升起可伸缩的“光电桅杆”向卫星射击,然后再潜回深海隐蔽,神不知鬼不觉的将敌方卫星摧毁却找不到任何证据!

报道称之所以有这样的研究有两个原因,一个是目前主流的反卫星武器太过昂贵,使用一次成本极高;另一个是目前的近地轨道互联网通信星座数量巨大,威胁也越来越大,在必要时候将其“击落”符合国家安全需要。

就目前而言比较成熟的反卫星手段是直升式反卫星导弹,简单了说就是陆基或者海基发射的导弹,通过火箭发动机加速,其抛物线轨迹与卫星轨迹交叉,然后再在弹头的导引头制导下直接碰撞目标摧毁卫星。中美俄三方都曾实施过反卫星试射,各方的时间节点如下:

2007年1月11日,中国在西昌卫星发射中心发射的一枚开拓者1号火箭携带动能弹头,以反方向8公里/秒的速度,击毁了轨道高度865公里,重750千克的已报废的气象卫星风云一号;2008年2月20日,美国海军从伊利湖号巡洋舰(USS Lake Erie (CG-70))发射一枚RIM-161导弹(SM-3)型导弹击毁了远地点365公里,近地点349公里的已经失控的USA 193卫星;2021年11月15日,俄罗斯使用A-235导弹系统试射摧毁了已经报废的、近地点645千米,远地点679千米的宇宙1408号卫星;

这些导弹成本有多高?其实是可以计算出来的,卫星高度从350千米到3.6万千米不等,不过绝大部分地轨道通信卫星都在1200公里内,因此射高在1200千米左右的反卫星导弹比较典型,按最高射高大约是射程的1/2可以计算出,这枚道导弹如果用来打击地面目标,那么射程大约为2400千米左右,是一枚中程弹道导弹。

当然反卫星导弹的主要成本并不在弹身,而是在弹头,因为这个动能杀伤式弹头精准度极高,成本上千万美元,比如美军的标准3Block1/1A导弹的总成本高达5500万美元,即使中国在导弹成本控制上水平一流,能做到美军的10%也要500万美元一枚,目前在天上的星链卫星已经超过6000颗,还没摧毁对方自己却先破产了!

另一个因素是星链卫星的军事用途越来越大,星链是一套用大量低轨卫星组成的卫星网,地面使用相控阵天线与低轨卫星“直连”,卫星再通过星间链路将其“路由”到能连接最近地面站的卫星,完成通信,除了距离(轨道高度350~500千米,来回距离在600~1000千米左右)造成通信延迟比较大,速度还是相当不错的。

星链的目的是民用通信,但军事用途越来越广泛,特别是随着俄乌战争中的前线通信、无人机与无人艇控制,乌防空部队以及陆军地面打击的数据链代替等用途极大,军事威胁也越来越大,俄罗斯一直都想将其摧毁,但碍于美国的地位而不敢动手。

星链二代还可以用手机直连,另外SpaceX还推出了星盾服务,能“代理”美军管理卫星、发射侦察卫星以及代理数据处理,SpaceX也从幕后走向了前台,因此《南华早报》认为,中国发展艇载激光武器,所谋不小,星链绝对是第一位!

打击模式:悄悄的出发,打击完成后悄悄的返回

南华早报报道称,这种激光武器可以安装在潜艇内,兆瓦级光纤激光武器通过光电桅杆在顶端输出,需要打击指定目标时可以前出攻击,之所以要这样安排,完全是隐匿卫星被攻击的位置,比如这颗卫星再中国大陆地区上空出故障,那事情十有八九是中国人干的,但要是在东太平洋甚至大西洋和印度洋上出手,那就没有任何人怀疑到中国的头上。

不得不说这招确实高明,潜艇隐蔽性很强,只在伏击的那几分钟内上浮,然后发出致命一击,摧毁后下潜,再到下一个阵位伏击!激光么可以选择大气层内不可见的波段,这样就“没有任何证据”了,神不知鬼不觉的完成任务后返回,简直就是相当完美的计划。

另一个优势是激光武器的研发成本虽然很高,但使用成本却相当低,即使是大规模击毁卫星也能应付自如,但要是使用直升式反卫星导弹,估计只能击落一两颗关键卫星威慑下,实际应用还是很大局限的。

论文讨论的内容:只是讨论,别多想啊

看《南华早报》的报道,估计有很多网友都在考虑,中国也受不了的星链了,终于要对其出手了!然而据种花家对我国的了解,咱们一般都不会那么高调行事,所以还是得找论文看看到底是不是这样,《指挥控制欲仿真》上确实发表了一篇标题为《艇载激光武器作战运用展望 》的文章,作者是孙培洋和王丹,基本信息都能对上,但内容差异却比较大。

论文确实介绍了艇载激光武器,同时还介绍了美国美国激光武器的发展现状以及应用情况,进而提出潜艇加装激光武器的要求,另外还对艇载激光武器的应用作了相当广泛的探讨,其中在星链卫星的威胁上也有讨论,却没有《南华早报》报道的那么“激进”。

激光武器的原理与杀伤范围

原子受激辐射产生的光,简称为激光,原理是原子中的电子在吸收能量后从低能级跃迁到高能级,再从高能级回落到低能级时所释放的以光子的形式放出的能量,这就是激光的由来。

这种被激发出来的光子束其光子光学特性高度一致,空间相干性非常好,允许激光可以聚焦到一个非常小的点,使得能量高度集中,并且保证激光束在很远的距离上准直,发散角度很小。另外时间相干性也非常好,可以发射光谱非常窄的光。时间相干性特征还可以产生超短脉冲具有广谱但持续时间短至飞秒的光。

激光的能量很容易集中到一个点,因此在激光被发现之后不久就有向军用方面发展,原因很简单,激光的传播速度是光速,在光束命中之前没有任何警告、无法拦截、不需要去任何提前量,强大的能量下直接将目标烧穿击毁,对付导弹、战斗机等高速目标时具有相当大的优势。

激光的优势是非常明显的,但一直以来实用化却难度很高,原因是激光武器的体积很难缩小,比如美军的YAL-1 激光武器需要一整架波音747来装载,这就是著名的ABL激光武器,使用的是化学激光,原计划是准备对弹道导弹的上升段进行拦截,但ABL激光武器体积实在太大,化学能转换效率太低,使用维护成本极高,最终还是不了了之。

激光武器实用化是在固体大功率激光以及光纤激光成熟以后,因为固体激光可以将发射整套设备的体积几何级缩小,而光纤激光器则可以将多束激光合并在一起形成激光束,形成大功率甚至超大功率激光器。

前文说到了激光武器不需要去提前量,这确实是事实,但在现阶段由于激光武器功率不足,需要照射一定时间,比如目前典型的几种功率下的主要杀伤范围与持久时间杀伤的对比数据:

即使是毁伤红外/光电探头也需要0.19秒,如果物体以高亚音速运动,那么0.19秒可以飞行7.6米,激光武器需要有一个随动系统持续照射该物体,这个难度不小。如果要求高一些,烧穿机体需要18.4秒,可以飞行大约6.3千米,这个要求就更高了。

另一个难点是大气层中的空气与水汽等气溶胶吸收,功率越大、距离越远,吸收的比例都会发生改变,因此想要在大气层内或者穿越大气层杀伤外太空的卫星,难度着实不小。

美军激光武器的发展水平

当然功率可以解决一切问题,上文不是列举数据了么,功率越大,时间就越短,杀伤效率就越高,目前基本将几百千万级别的称之为战术激光武器,主要用来击落无人机、迫击炮弹、以及无人艇或者对目标软杀伤以及致盲等,300KW级别以上的可以对导弹与炮弹进行尝试。如果要击落高超音速导弹甚至摧毁卫星,那么至少要兆瓦级的激光武器,也就是1000KW。

目前全球激光武器发展水平不一,但主要还是停留在百千瓦级的战术激光武器上,即使美军与以色列也基本处在这一水平:

不过有传闻中国在激光武器方面领先美国与以色列等西方先进国家,社交媒体上有传中国已经完成了兆瓦级激光武器的研发,种花家倒是相信中国激光武器确实领先,毕竟中国在激光武器的研发上一直都是继承并且没有出现断层,从上世纪1970年代开始,并且中国在武器级激光研制上主要走固体激光,而老美走弯弯绕去化学激光拐了一圈,浪费了几十年时间。

中国艇载激光武器的应用前景

论文还表示,艇载激光在对付反潜机的光电侦察系统,软杀伤与硬杀伤能力都相当好,另外也因为激光武器的发射成本较低,使得可以成为对付蜂群无人机的重要手段,对这种低慢小的无人机目标,激光武器就像点名一样方便。

当然艇载激光武器主要面对的目标不是无人机,而是反潜机和卫星,论文提到了潜艇对反潜无人机手段非常有限,现在有了激光武器后反潜机就得绕着潜艇走了。而另一个则优势则是对付低轨卫星,其原因就是上文提到的,数量太多,成本太高,导弹完全没法操作,但激光武器不是,可以用最低成本的方式给对方造成最大的威胁,比如SpaceX的星链。

从论文论述的角度来看,星链确实有在考虑之内,但更多的还是考虑辅助反潜,执行商船护航任务、执行战略导弹核潜艇护航任务、抵近打击敌港内设施、反导等任务,反卫星只是在“不经意”间提到了而已,相当低调!

最后种花家必须要提醒下各位,上文尽管没有提到兆瓦级,但执行反导和反卫星的激光武器,百千瓦级也是挠痒痒,兆瓦级才能得心应手,所以论文大谈这些功能,是不是咱们得兆瓦级激光武器有眉目了?关于兆瓦级激光武器的应用,各位可以在评论区作个探讨。

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