自主研制 我國首個(gè)業(yè)務(wù)化運(yùn)行的激光通信地面站建成
9月15日,中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院自主研制成功的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(gè)業(yè)務(wù)化運(yùn)行的星地激光通信地面站正式建成,并進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)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(jìn)一步推進(jìn)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,為遙感觀測(cè)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等航天工程任務(wù)提供重要支撐。
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(shì),衛(wèi)星探測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈幾何級(jí)增長(zhǎng),海量數(shù)據(jù)無法及時(shí)下傳的問題日益突出,該問題嚴(yán)重制約了我國太空資源的高效利用。
星地激光通信以激光為載體,可實(shí)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。空天信息創(chuàng)新研究院高級(jí)工程師李亞林介紹,區(qū)別于傳統(tǒng)的微波通信,星地激光通信的優(yōu)勢(shì)在于可用頻譜資源極其豐富、帶寬可達(dá)數(shù)太赫茲(THz),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。此外,激光通信系統(tǒng)重量輕、體積小、功耗低、保密性強(qiáng),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,合理的站址選擇能在很大程度上降低復(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。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(yùn)行提供了優(yōu)良的條件。
自2019年以來,空天信息創(chuàng)新研究院在自然條件惡劣的帕米爾高原建設(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(yùn)維人員工作在保障區(qū),未來將通過遠(yuǎn)程操作方式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先后突破了大氣信道預(yù)測(cè)及任務(wù)規(guī)劃調(diào)度、激光信號(hào)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(shí)現(xiàn)了夜間星地激光通信的常態(tài)化運(yùn)行。近期,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又攻克了白天強(qiáng)大氣湍流、強(qiáng)背景光下的可靠星地激光通信難題,首次成功完成了白天星地激光通信業(yè)務(wù)化運(yùn)行試驗(yàn)。該項(xiàng)工作將星地激光通信的可用時(shí)段提高了近一倍,進(jìn)一步支撐了星地激光通信地面站的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。
空天信息創(chuàng)新研究院研究員、中國遙感衛(wèi)星地面站主任黃鵬介紹,星地激光通信地面站的常態(tài)化運(yùn)行,將充分積累星地激光通信的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),為我國下一代星地海量數(shù)據(jù)傳輸體系規(guī)劃和我國新一代衛(wèi)星地面站網(wǎng)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)前正在規(guī)劃論證建設(shè)國家激光通信地面站網(wǎng),通過在我國西南、西北和東部布局建設(shè)多個(gè)激光通信站進(jìn)行組網(wǎng),可以進(jìn)一步克服天氣對(duì)星地激光通信的不利影響,大幅提高星地激光通信的可用度。
(總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉)
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