激光牵手卫星打通信息高速公路，通信速率提升一个数量级

北京日报客户端 | 记者 刘苏雅

一束激光从地面射向太空，与飞翔的卫星精准“牵手”，搭建起一条联通天地的信息高速公路。近日，中国科学院空天信息创新研究院利用自主研制的500毫米口径激光通信地面系统，与吉林一号MF02A04星开展了星地激光通信实验，通信速率达到10吉比特每秒（Gbps），获取的卫星载荷数据质量良好，可满足高标准业务化应用需求。这标志着我国成功实现星地激光高速通信的工程应用，星地通信速率由Gbps迈入10Gbps时代。

当前，星地通信主要采用微波技术，但微波频段资源有限。常用的X频段仅有375兆赫兹，近年开始应用的Ka频段也只有1.5吉赫兹，难以满足星地海量数据的传输需求，而激光频谱资源极其丰富，带宽可达数百吉赫兹。

“如果说X频段是单车道，Ka频段可达四车道，激光则能容纳成百甚至上千条车道。利用激光通信，每秒可传输1部高清电影，速率比现有的微波通信高1至2个量级，最高可达近千倍 。”空天院激光地面系统技术负责人、高级工程师李亚林介绍。

同时，由于激光的发散角很小，能量高度集中，地面系统接收到的功率密度高，卫星就能“轻装上阵”，以远小于微波通信载荷的体积、重量和功耗，实现超高速率的通信。激光拥有更强的抗电磁干扰能力，用它作为数据的载体，还能显著提高星地通信的安全性。

要在天地间搭建起激光通信的高速公路，空天院联合中国科学院光电所、北京融为科技有限公司，先后突破了大气信道预测及任务规划调度、激光信号的快速捕获建链和自适应光学校正、复杂大气条件下的无误码传输等一系列关键技术。在本次星地激光通信实验中，科研人员成功实现了激光信号双向捕获、稳定建链，通信数据能实时解析、误码重传、断点续传，实现了在非稳态信道下的星地激光高速、高可靠通信。

中国科学院院士、空天院院长吴一戎表示，目前我国遥感卫星探测获取的海量数据无法及时落地，严重影响了卫星应用效能发挥。他建议，在充分利用现有微波地面站的基础上，积极布局国家卫星激光通信地面站网，解决我国星地通信瓶颈，为经济社会高质量发展和社会公共需求提供更好的技术支撑和服务。

NASA研究人员成功地测试太空激光通信 地空传递4K视频片段

美国国家航空航天局（NASA）的研究人员成功地测试了太空激光通信，将4K视频片段从空中的一架飞机传输到国际空间站，然后再返回。这一壮举表明，航天局可以在阿耳特弥斯号任务期间提供登月的现场报道，并预示着光通信的发展前景良好，可以将人类与火星及更远的地方连接起来。

美国国家航空航天局通常使用无线电波在地面和太空之间发送数据和通话，但它表示，使用红外光的激光通信传输数据的速度比无线电快 10 到 100 倍。

工程师在飞机上安装了便携式激光终端，然后飞机飞越伊利湖，将数据传回克利夫兰的中心。然后，数据通过地面网络传输到美国宇航局的新墨西哥测试设施，在那里，科学家们控制着将数据传送到 22000 英里之外的美国宇航局激光通信中继演示（LCRD）卫星的过程。然后，LCRD 将数据转发给国际空间站上的ILLUMA-T（集成激光通信中继演示低地球轨道用户调制解调器和放大器终端）。

虽然"阿尔忒弥斯"任务已经推迟，但第四次人类重返月球的任务仍将于 2028 年如期完成。到那时，我们可能会在主流的 8K 电视上看到宇航员在月球上的清晰 4K 现场直播。

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