北大和中国科学院的联合团队,最近在卫星激光通信这块搞出了个大动静,他们用仅2瓦功率的激光器,从距离地球35400公里的地球同步轨道,把数据传输速度做到了每秒2吉比特。
这事儿可不是小打小闹,要知道SpaceX的星链卫星,运行在550公里的低轨道,传输速度也就每秒几百兆比特,咱们这速率直接翻了好几倍。
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激光通信在天上传数据,一直有个大麻烦,大气湍流,激光穿过大气层时,空气温度和密度不一样,信号就会散掉、变歪,通信质量跟着掉链子。
以前解决这问题,要么用自适应光学系统,要么用模式分集接收技术,单独用的时候都不行,总有漏洞,这次团队搞了个AO-MDR混合架构,把俩技术凑一块儿了。
自适应光学系统像给激光装了个智能镜片,湍流让信号歪了,它能实时校正过来;模式分集接收呢,就是把散出去的光信号都抓回来整合,尽量还原原本的信息。
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这样来看,俩技术配合着用,就算激光器功率低,信号也能传得又快又稳,这思路是真没毛病,光说技术参数可能有点虚,咱们得聊聊这技术到底比老办法强在哪儿,实际能用在啥场景里,
为啥这技术比传统射频通信强?实用场景太实在
激光通信和传统的射频通信比,优势真挺明显的,先说说带宽,激光能用的频段比射频宽多了,理论上能传更多数据,还有抗干扰能力,激光信号方向特别准,外界电磁干扰基本影响不到它,功耗也低,卫星上能源宝贵,功耗低意味着卫星能在天上待更久。
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这些优势可不是纸上谈兵,已经有地方用上了,青海玉树的牧区,之前远程教学总卡,因为通信不行,现在用了这激光卫星通信,4K高清画面一点不卡,牧区的孩子也能跟省会城市的老师实时互动。
还有中海油的渤海钻井平台,以前钻井数据传不实时,因为射频通信速率就10Mbps。
现在换了这技术,速率能到1.8Gbps,钻井参数能实时传到指挥中心,安全和效率都提上去了,这些偏远地方和特殊场景,之前通信真是老大难,这下算找到靠谱方案了,这技术不光咱们自己用着好,放在全球来看,也让卫星通信的玩法变多了,不再是一家独大的局面。
全球卫星通信格局变了?咱们走了条不一样的路
以前提到卫星通信,大家可能先想到美国的星链,星链在低轨道搞了一堆卫星,延迟低,适合电竞、实时会议这些场景。
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但它需要大量卫星组网,系统挺复杂的,咱们这次走的是高轨道路线,地球同步轨道的卫星,一颗就能覆盖地球三分之一的区域,不用搞那么多卫星,架构简单多了。
本来想卫星通信可能就星链那一条路了,后来发现不是这样,不同场景需要不同方案,星链适合低延迟需求,咱们这高轨激光通信适合广覆盖、低成本的需求,俩路子能互补。
现在其他国家也在搞,欧盟要搞IRIS²星座,计划放66颗低轨卫星,激光通信速率目标1.5Gbps,日本去年搞了低轨演示,速率才800Mbps,高轨还没突破。
这么看,咱们在高轨激光通信这块,确实走在了前面,毫无疑问,这对全球卫星通信产业是好事,多了种选择,发展中国家不用花大价钱搞大量卫星,也能有稳定的高速通信了。
当然了,再好的技术也不是没难题,用起来还得解决俩事儿
一是天气影响,云层厚、下雨的时候,激光信号会受影响,现在咱们在乌鲁木齐、文昌、漠河建了三个地面备份站,哪个站天气好就用哪个,切换成功率还挺高。
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二是成本,激光通信的精密零件不便宜,航天科技集团跟舜宇光学合作,想量产降成本,现在一台终端大概200万,计划2026年降到80万,跟高端射频终端差不多价,这样才能普及。
总的来说,这次北大和中科院团队的突破,不光是技术上往前迈了一步,更重要的是给卫星通信指了条新路子。
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