航天科工突破星间高速激光通信关键技术 建设星间信息高速路

陈小将

苍茫宇宙，遥遥万里，如何在卫星之间建立高速率通信链路？中国航天科工二院25所基于虹云工程星间高速通信需求，突破多项关键技术，研制的高性能星间激光通信终端，通过对高指向性激光的控制、收发和调制，可以在高速运动的卫星平台上实现激光通信链路的建立和保持，进而实现远距离星间高速通信。8月初，经实验室动态和静态等多项性能测试，各项指标满足方案设计要求。
当前，基于低轨道卫星星座的宽带通信网络已成为下一代通信技术的主要形态，星间激光通信是星座组网的核心技术之一。相比传统的微波通信，空间激光通信以其大通信容量、小体积、高保密性等优点，成为星间组网的首选方案。空间激光通信，是以加载电信号在自由空间中进行数据传输的一种通信方式。由于激光光束的频率范围高、波长小，因此空间激光通信可以在设备体积较小的情况下，实现极大的传输带宽。以25所研制的终端为例，空间激光通信可以实现每秒传输1部高清电影；同时激光波束窄、方向性极强，用激光作为载波进行数据的发射与接收，具有很强的抗截获能力和抗电磁干扰能力。
产品研制技术难度最大的，是被称为太空中“针尖对麦芒”的波束对准。在几千公里距离的复杂空间环境中，两个高速运动的卫星平台之间实现千分之一度光束地对准、保持和通信，对产品的各项性能提出了很高的要求。自2018年开始，研制团队充分发挥25所在算法、光学、空间工程等多方面技术优势，针对星间激光通信中光束的捕获跟踪算法及热控、空间环境适应性等关键技术开展了技术攻关，并在各专业研究室的大力支持下，最终取得突破。
基于当前的技术积累，25所激光通信团队正在开展星间激光通信终端的迭代设计攻关。新一代产品在通信速率、重量功耗等方面有极大提升，是未来大规模星座建设的重要支撑。
在未来更遥远的深空探测中，激光通信更是目前最理想的通信手段。采用激光的方案，可以实现地月直连通信链路以及地火直连通信链路，待在家中，就能看到中国的深空探测器“现场直播”。