當(dāng)人們還在為地面5G網(wǎng)絡(luò)的速度驚嘆時(shí),中國的科研團(tuán)隊(duì)已在星地激光通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越式突破。在距離地球3.6萬公里的太空,一束僅2瓦功率的激光,成功將數(shù)據(jù)傳輸速率提升至1Gbps,這一成果不僅刷新了國際認(rèn)知,更讓星地通信技術(shù)邁入全新階段。
這一突破的難度堪比“針尖對硬幣”。地球靜止軌道衛(wèi)星位于3.6萬公里高空,是國際空間站軌道高度的90倍,星鏈衛(wèi)星軌道的65倍。如此遙遠(yuǎn)的距離,加上大氣層對激光的劇烈擾動(dòng)——光束散射、扭曲、強(qiáng)度波動(dòng),使得信號(hào)傳輸如同在狂風(fēng)中穿針引線。傳統(tǒng)技術(shù)下,信號(hào)可用率僅72%,而中國團(tuán)隊(duì)通過“AO-MDR協(xié)同技術(shù)”將其提升至91%以上,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定傳輸?shù)馁|(zhì)的飛躍。
技術(shù)突破的背后是兩項(xiàng)核心創(chuàng)新。自適應(yīng)光學(xué)(AO)系統(tǒng)通過地面接收站1.8米望遠(yuǎn)鏡中的357個(gè)微型可變形鏡片,每秒進(jìn)行上千次姿態(tài)調(diào)整,實(shí)時(shí)抵消大氣湍流造成的光束畸變;模式分集接收(MDR)技術(shù)則將光束拆分為8條獨(dú)立路徑,通過算法篩選最優(yōu)信號(hào)通道,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴_@套組合技術(shù)讓激光通信突破了“大氣屏障”,成為可能。
與地面網(wǎng)絡(luò)相比,這一成果的特殊性在于其應(yīng)用場景的不可替代性。同一時(shí)期,中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院在新疆塔縣完成的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),用500毫米口徑地面系統(tǒng)與低軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了120Gbps的星地激光通信,刷新國內(nèi)紀(jì)錄。實(shí)驗(yàn)中,系統(tǒng)在108秒內(nèi)下傳12.6Tb數(shù)據(jù),相當(dāng)于數(shù)百部高清電影,且支持實(shí)時(shí)處理遙感影像。科研人員比喻:“10Gbps是單車道橋,120Gbps則是多車道高速,既要建得快,更要保證不堵車。”
對比國際競爭,中國方案展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。星鏈衛(wèi)星雖實(shí)現(xiàn)200Gbps的星間激光通信,但地面?zhèn)鬏斎砸蕾嚐o線電,用戶速率僅100-300Mbps。而中國團(tuán)隊(duì)“兩條腿走路”:高軌衛(wèi)星以極低功耗(2瓦)實(shí)現(xiàn)1Gbps傳輸,證明技術(shù)經(jīng)濟(jì)性;低軌衛(wèi)星以120Gbps速率推動(dòng)業(yè)務(wù)化應(yīng)用,直接瞄準(zhǔn)實(shí)用需求。更關(guān)鍵的是軌道選擇——地球靜止軌道一顆衛(wèi)星可覆蓋近半個(gè)地球,且軌道資源遠(yuǎn)比低軌寬松,避免了光污染、碰撞風(fēng)險(xiǎn)等爭議。
這些突破的意義遠(yuǎn)超技術(shù)層面。以災(zāi)害監(jiān)測為例,傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星需多圈飛行才能傳回高清影像,而120Gbps速率下,單次過境即可完成數(shù)據(jù)下傳,為應(yīng)急響應(yīng)爭取寶貴時(shí)間。對于軍事偵察、國土普查等領(lǐng)域,實(shí)時(shí)、海量的數(shù)據(jù)傳輸將徹底改變作業(yè)模式。而2瓦激光通信的突破,則讓衛(wèi)星設(shè)計(jì)更靈活——低功耗意味著可搭載更多探測設(shè)備,或延長衛(wèi)星壽命,為未來深空探測提供技術(shù)儲(chǔ)備。
從實(shí)驗(yàn)室到業(yè)務(wù)化應(yīng)用,中國星地激光通信已邁出關(guān)鍵一步。隨著地面站網(wǎng)的完善,這一技術(shù)將成為連接天基信息網(wǎng)與地面光纖網(wǎng)的“骨干樞紐”。屆時(shí),飛機(jī)上的4K視頻、遠(yuǎn)洋船舶的實(shí)時(shí)通話、無人區(qū)的科考直播,都將因太空中的“一束微光”成為現(xiàn)實(shí)。










