【科技前沿】
星地海量數據傳輸有了新選擇——激光！中國科學(xué)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與長(cháng)光衛星技術(shù)股份有限公司所屬吉林一號MF02A04星開(kāi)展了星地激光通信試驗，通信速率達到10Gbps（每秒10G比特），所獲取的衛星載荷數據質(zhì)量良好，可滿(mǎn)足高標準業(yè)務(wù)化應用需求。本次試驗標志著(zhù)我國已成功實(shí)現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(shí)代。
空間探索和科學(xué)的發(fā)展對星地數據傳輸提出了更高要求，但傳統的微波頻段資源有限?？仗煸杭す獾孛嫦到y技術(shù)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(lái)開(kāi)始應用的Ka頻段也只有1.5吉赫，難以滿(mǎn)足星地海量數據傳輸需求。與微波相比，激光頻譜資源極其豐富，帶寬可達數百吉赫?！叭绻麑㈩l段比作道路，那么X頻段是單車(chē)道，Ka頻段是四車(chē)道，而激光可容納成百甚至上千車(chē)道。利用激光通信每秒可傳輸1部高清電影，相較于現有的微波通信速率高出1~2個(gè)量級，也就是高出十倍，甚至近千倍?！?/p>
同時(shí)，激光通信設備也能讓衛星“瘦身”——由于激光的發(fā)散角很小，能量高度集中，這樣激光地面系統接收到的功率密度高，所以衛星能夠“輕裝上陣”，以遠小于微波通信載荷的體積、重量和功耗實(shí)現超高速率的通信。此外，激光具有很強的抗電磁干擾能力，用激光作為載波進(jìn)行數據的發(fā)射與接收，還能夠顯著(zhù)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(cháng)光衛星突破了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，高標準滿(mǎn)足了激光與衛星對接的精準度及穩定度要求，確保了試驗順利下傳的圖像數據質(zhì)量良好。
今年6月15日成功發(fā)射的吉林一號平臺02A系列衛星也搭載了新一代激光通信載荷，其硬件可實(shí)現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(shù)。
“星地激光通信試驗的成功將大大提高遙感信息服務(wù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量和效率。下一步，長(cháng)光衛星將聯(lián)合項目團隊，開(kāi)展星地激光通信常態(tài)化、業(yè)務(wù)化試運行，為這項技術(shù)的全面應用做好準備?！遍L(cháng)光衛星星載激光通信技術(shù)負責人邢斯瑞說(shuō)。
空天院聯(lián)合中國科學(xué)院光電所、北京融為科技有限公司，先后突破多項技術(shù)瓶頸，實(shí)現了在非穩態(tài)信道下的星地激光高速、高可靠通信。中國科學(xué)院院士、空天院院長(cháng)吳一戎說(shuō)，遙感衛星探測獲取的海量數據無(wú)法及時(shí)落地，已經(jīng)成為阻礙我國衛星效能發(fā)揮的瓶頸問(wèn)題。他建議，在充分利用現有微波地面站的基礎上，積極布局國家衛星激光通信地面站網(wǎng)，“激光+微波”組合運行，為我國經(jīng)濟社會(huì )高質(zhì)量發(fā)展和社會(huì )公共需求提供更好的技術(shù)支撐和服務(wù)。
