我國首個業(yè)務(wù)化運行的激光通信地面站建成

2024-09-25 14:11:24來源：空天信息創(chuàng)新研究院閱讀量：58 評論

導(dǎo)讀：隨著我國航天技術(shù)的快速提升，衛(wèi)星技術(shù)呈現(xiàn)變革性發(fā)展的態(tài)勢。衛(wèi)星探測產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈幾何級增長，但海量數(shù)據(jù)無法及時下傳的問題日益突出，制約了太空資源的高效利用。

　　9月15日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院自主研制的500毫米口徑激光通信地面系統(tǒng)在帕米爾高原完成部署，標(biāo)志著我國首個業(yè)務(wù)化運行的星地激光通信地面站正式建成并進入常態(tài)化運行階段。該站的建成打通了星地激光通信全鏈條業(yè)務(wù)流程，將進一步推進星地激光通信的工程化應(yīng)用，改變我國目前衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收僅靠微波地面站的現(xiàn)狀。

　　隨著我國航天技術(shù)的快速提升，衛(wèi)星技術(shù)呈現(xiàn)變革性發(fā)展的態(tài)勢。衛(wèi)星探測產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈幾何級增長，但海量數(shù)據(jù)無法及時下傳的問題日益突出，制約了太空資源的高效利用。僅依靠設(shè)施規(guī)模擴充和局部技術(shù)指標(biāo)提升無法滿足未來星地高速通信的需求，亟需創(chuàng)新技術(shù)體制以徹底解決星地通信速率瓶頸問題。

　　星地激光通信以激光為載體，可實現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的高速信息傳輸，是未來星地高速通信的重要手段。區(qū)別于傳統(tǒng)的微波通信，星地激光通信的優(yōu)勢在于可用頻譜資源豐富、帶寬可達數(shù)太赫茲，相較于微波通信提高了十倍到近千倍。如果將頻段比作道路，那么微波X頻段是單車道，微波Ka頻段是四車道，而激光可容納成百甚至上千車道。同時，激光通信系統(tǒng)重量輕、體積小、功耗低、保密性強，能夠滿足星地海量數(shù)據(jù)傳輸需求。

　　星地激光通信存在易受多云、雨雪等天氣和大氣湍流影響的問題，而合理的站址選擇能在較大程度上降低復(fù)雜非穩(wěn)態(tài)大氣信道導(dǎo)致的光束質(zhì)量惡化，提高星地激光通信的性能和可用度。從我國大陸地理地形分布角度考慮，位于第一階梯的帕米爾高原地區(qū)具有平均海拔高、氣候干燥等特點，是優(yōu)良的站址地點。激光通信地面站所在的帕米爾高原慕士塔格峰區(qū)域大氣條件好、視寧度優(yōu)，可媲美世界一流光學(xué)站址，且氣候干燥少雨，全年均可開展星地激光通信任務(wù)，為星地激光通信的業(yè)務(wù)化運行提供了優(yōu)良條件。

　　自2019年以來，空天院在帕米爾高原建設(shè)完成了星地激光通信地面站，包括位于海拔約4800米的科研區(qū)和位于海拔3300米的保障區(qū)。激光通信地面系統(tǒng)部署在科研區(qū)，運維人員工作在保障區(qū)，未來將通過遠程操作方式實現(xiàn)長期可靠的業(yè)務(wù)化運行。

　　項目團隊先后突破了大氣信道預(yù)測及任務(wù)規(guī)劃調(diào)度、激光信號的快速捕獲建鏈和自適應(yīng)光學(xué)校正、復(fù)雜大氣條件下的無誤碼傳輸?shù)纫幌盗嘘P(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了夜間星地激光通信的常態(tài)化運行。近期，項目團隊攻克了白天強大氣湍流、強背景光下的可靠星地激光通信難題，完成了白天星地激光通信業(yè)務(wù)化運行試驗。該工作將星地激光通信的可用時段提高了近一倍，進一步支撐了星地激光通信地面站的業(yè)務(wù)化運行。

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