空天院激光地面系統(tǒng)技術(shù)負責人李亞林高級工程師介紹,當前星地通信主要采用微波技術(shù),但微波頻段資源有限,常用的X頻段僅有375兆赫(MHz),近年來開始應用的Ka頻段也只有1.5吉赫(GHz),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(GHz)。“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十倍到近千倍?!?/p>
同時,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。
星地激光通信技術(shù)難度高,空天院聯(lián)合中國科學院光電所、北京融為科技有限公司,先后突破了大氣信道預測及任務規(guī)劃調(diào)度、激光信號的快速捕獲建鏈和自適應光學校正、復雜大氣條件下的無誤碼傳輸?shù)纫幌盗嘘P鍵技術(shù),在本次星地激光通信實驗中按照業(yè)務化應用標準,成功完成了星地協(xié)同任務規(guī)劃,激光信號雙向捕獲、穩(wěn)定建鏈、自適應光學校正,基帶信號高速解調(diào)譯碼,通信數(shù)據(jù)實時解析、誤碼重傳、斷點續(xù)傳、記錄輸出等業(yè)務流程,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、空天院院長吳一戎表示,目前我國遙感衛(wèi)星探測獲取的海量數(shù)據(jù)無法及時落地問題十分突出,嚴重影響了衛(wèi)星應用效能發(fā)揮。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(wǎng),“激光+微波”組合運行模式將有望徹底解決我國星地通信瓶頸問題,可為我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展和社會公共需求提供更好的技術(shù)支撐和服務。