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。