【科技前沿】

　　星地海量數(shù)據(jù)傳輸有了新選擇——激光！中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）近日利用自主研制成功的500毫米口徑激光通信地面系統(tǒng)與長光衛(wèi)星技術股份有限公司所屬吉林一號MF02A04星開展了星地激光通信試驗，通信速率達到10Gbps（每秒10G比特），所獲取的衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)質量良好，可滿足高標準業(yè)務化應用需求。本次試驗標志著我國已成功實現(xiàn)星地激光高速通信的工程應用，星地通信速率由Gbps邁入10Gbps時代。

　　空間探索和科學的發(fā)展對星地數(shù)據(jù)傳輸提出了更高要求，但傳統(tǒng)的微波頻段資源有限。空天院激光地面系統(tǒng)技術負責人李亞林高級工程師介紹，微波常用的X頻段僅有375兆赫，近年來開始應用的Ka頻段也只有1.5吉赫，難以滿足星地海量數(shù)據(jù)傳輸需求。與微波相比，激光頻譜資源極其豐富，帶寬可達數(shù)百吉赫。“如果將頻段比作道路，那么X頻段是單車道，Ka頻段是四車道，而激光可容納成百甚至上千車道。利用激光通信每秒可傳輸1部高清電影，相較于現(xiàn)有的微波通信速率高出1~2個量級，也就是高出十倍，甚至近千倍。”

　　同時，激光通信設備也能讓衛(wèi)星“瘦身”——由于激光的發(fā)散角很小，能量高度集中，這樣激光地面系統(tǒng)接收到的功率密度高，所以衛(wèi)星能夠“輕裝上陣”，以遠小于微波通信載荷的體積、重量和功耗實現(xiàn)超高速率的通信。此外，激光具有很強的抗電磁干擾能力，用激光作為載波進行數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收，還能夠顯著提高星地通信的安全性。

　　吉林一號MF02A04星總設計師陳善搏介紹，在這次試驗中，長光衛(wèi)星突破了一系列關鍵核心技術，高標準滿足了激光與衛(wèi)星對接的精準度及穩(wěn)定度要求，確保了試驗順利下傳的圖像數(shù)據(jù)質量良好。

　　今年6月15日成功發(fā)射的吉林一號平臺02A系列衛(wèi)星也搭載了新一代激光通信載荷，其硬件可實現(xiàn)40Gbps的下傳速率，將用于在軌試驗星地及星間更高速的通信技術。

　　“星地激光通信試驗的成功將大大提高遙感信息服務業(yè)務的質量和效率。下一步，長光衛(wèi)星將聯(lián)合項目團隊，開展星地激光通信常態(tài)化、業(yè)務化試運行，為這項技術的全面應用做好準備。”長光衛(wèi)星星載激光通信技術負責人邢斯瑞說。

　　空天院聯(lián)合中國科學院光電所、北京融為科技有限公司，先后突破多項技術瓶頸，實現(xiàn)了在非穩(wěn)態(tài)信道下的星地激光高速、高可靠通信。中國科學院院士、空天院院長吳一戎說，遙感衛(wèi)星探測獲取的海量數(shù)據(jù)無法及時落地，已經成為阻礙我國衛(wèi)星效能發(fā)揮的瓶頸問題。他建議，在充分利用現(xiàn)有微波地面站的基礎上，積極布局國家衛(wèi)星激光通信地面站網，“激光+微波”組合運行，為我國經濟社會高質量發(fā)展和社會公共需求提供更好的技術支撐和服務。

　　（光明日報記者 齊芳 任爽 見習記者 李層）