星间激光通信专家交流

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星间激光通信专家交流

全文摘要

1、全球卫星激光通信发展

·技术特性与优势：点对点形式可搭建保密性佳、抗电磁干扰的通信网络，在星网、垣信及Starlink这类复杂球形星座中，能更高效提升整体星座通信效能。2023年马斯克公布其星座激光通信成果，当时在轨卫星仅数千颗，每日激光通信传输数据超42PB，单台激光终端最高通信速率达200Gbps，每日星座内激光通信建链次数超30万次，有效提升了星座对地服务效能，凸显出激光通信的显著优势。

·海外玩家技术进展：Starlink激光通信技术迭代迅速，从1.5代起大规模应用激光终端并实现商用，V2 mini版本将激光通信带宽提升至200Gbps，2024年其激光终端数量已远超万台；V3版本进一步将单终端通信速率提升至400Gbps，新增星地激光通信模块，结合微波技术大幅提升卫星馈电链路通信能力，单星存储量达1T以上，至少搭载4台激光通信终端，构建起灵活通信网络，通信能力较前代实现巨幅提升。马斯克通过快速迭代，在光机头部一体化成型、通信模块优化、低成本制造等方面形成成熟方案，推动激光通信终端实现大规模商用。此外，蓝色起源推出新星座计划，规划在中轨部署128颗骨干链路通信卫星，全部通过激光终端接入，星地对称通信规划达6Tbps，预计2027年开始部署，其系统设计高度依赖激光通信技术，但6Tbps技术落地仍存在诸多待突破的瓶颈。

·全球市场规模预测：机构乐观估计全球激光通信市场增速明确可观，当前预测未纳入马斯克提出的100万颗太空算力中心卫星概念，若该计划落地，将为激光通信终端带来大量增量需求。国内新建激光通信市场需求及增长空间同样广阔，近期中科院实现对地120G通信速率，北邮在其2号、3号卫星上实现200Gbps星间通信，产品技术指标持续提升，不断贴近业务使用需求。国际上还有企业专门推出与Starlink配套、对通的激光通信终端产品，已形成良好的市场效应与配套能力。

2、激光通信终端产品拆解

·光机头部与电子学产品结构及成本：光机头部占整体价格的70%左右，集成光学镜头、光学结构、高精度转动控制器件等核心部件。以国际经纬仪式产品为例，其具备两个轴向可控制俯仰，光学组件在产品构成中占比极高。粗跟踪系统由电机加光栅码盘组成，可实现两个轴的转动；结构框架为满足复杂热环境下的高稳定度与高精度控制要求，一般采用航天铝基碳化硅等航天复合材料加工而成，成本占比较高。此外，光学头还集成了望远镜、透镜、精跟踪镇静装置、红外相机等高价值器件，单台成本可达大几十万，再搭配结构件、锁紧装置、电缆、热控涂层等部件形成光学头总集成。光学组件是整个激光通信终端的成本大头，反映出当前航天激光通信产品对高精度光学系统高度依赖，技术壁垒较高。电子学产品主要集成系统板、电源板、通信板三类板块：电源板较为特殊，需将卫星提供的一次电二次转化为120伏以上的高压，适配PI等压电产品的供电需求；通信板借鉴地面通信产业技术成果，包含EDFA模块（实现光放大效应）、光模块驱动及信号处理等器件。

·终端小型化轻量化成果：典型海军潜望式激光终端产品通过两个轴向的转动实现大角度范围追踪，采用高集成度设计，将大量零部件、光路及控制部件高度整合。目前国产激光终端可做到3公斤多一点，相较于火箭降成本的巨大空间，激光终端在小型化、轻量化方面已取得较好成果。从产品爆炸图来看，轴向上通过电机加光栅码盘实现大角度转动；精跟踪系统镶嵌在光路内部，借助快速反射镜及红外相机实现光路精准跟踪；望远镜系统由透视式望远镜与轻量化光学镜片组合而成。此外，产品还包含锁紧释放机构、热控系统等，对高精度装配提出极高要求，包括地面装配时的温度控制、装配过程中热膨胀系数的一致性等，光机产品生产存在诸多无法自动化的环节。

·ATP系统核心技术解析与行业趋势：ATP系统即捕获、跟踪、瞄准系统，是激光通信终端核心算法与硬件融合形成的关键能力，负责建立和维持稳定的通信联络。其技术发展方向要求指向范围更大、跟踪精度更高、响应角速度更快，以适配异轨卫星擦肩而过、不同轨道高度带来巨大速度差等复杂场景，是行业厂商重点提升的技术方向。国产化替代方面，因产品需求存在（更多实时纪要加微信：jiyao19）差异，部分特殊产品要求100%国产替代，部分产品可渗透进口零部件，暂无统一要求。针对100G激光终端产品，行业内已提出降成本的相关思路。

3、激光通信降本与竞争格局

·激光通信降本路径与发展迭代方向：激光通信需通过多方向推进实现降本，包括规模化生产、技术集成化以及国产化替代，同时依托先进工艺、先进材料替代，如MEMS振镜、音圈电机等产品应用拓展降本空间。发展层面，参照马斯克的发展逻辑，结合我国规划的大型项目及太空算力项目，推动更高阶产品渗透，最终实现降本、提升通信速率与使用效率的根本性迭代。

·激光通信市场规模与竞争格局展望：激光通信全球市场规模预计将十分庞大，具备较强集成能力、成本控制能力及交付能力的系统厂商拥有长期发展潜力。当前激光通信市场容量巨大，足以容纳多元竞争及多种产品形态发展。此外，激光通信是卫星及天上信息产业的核心出发点，唯有解决通信问题，才能催生更多价值溢价与应用场景。

4、星间激光链路必要性

·场景需求驱动因素：在小通量卫星上，微波虽具备产品成熟、成本低、配套逻辑简单的优势，但激光通信更契合当前太空发展需求。一方面，遥感卫星数据采集量随高时间分辨率、高空间分辨率要求提升而大幅增长，海量数据回传的需求使激光通信成为根本发展方向，正逐渐在遥感型卫星中成为标配；另一方面，卫星互联网通过拓宽星间骨干网络提升对地通信服务质量，激光链路可实现10G到100G级星间通量，使单芯吞吐量提升十倍、百倍甚至千倍以上，搭配更大对地天线能优化用户接入与服务体验，是卫星互联网的重要发展路径。

·技术与频谱优势解析：微波通信当前面临频谱拥挤、星间信号干扰、保密性不足等关键问题，而激光通信凭借点对点、可快速切换的技术特性，在星间复杂通信网络架构下展现出更优的适配性，抗干扰能力和保密性更突出。从行业实践来看，马斯克星链最早攻克星间激光通信，其V3版本加入星地激光通信链路进一步凸显该技术的价值，蓝色起源等项目的部署也印证了这一趋势，激光通信在天网建设及天地通信网络融合中的角色愈发重要，所能释放的价值持续提升。

5、高带宽激光通信可行性

·海外技术路径借鉴：马斯克已探索出可行的高带宽激光通信路线：a.采用专业分工模式，激光通信终端的通信模块与地面通信国际大厂合作攻关，自身专注系统解决方案、光机技术迭代以及与在轨星座的融合适配；b.通信速率持续突破，已从10G量级提升至100G，当前稳定在200Gbps，后续计划升级至400Gbps，沿地面光通信产业技术路径迭代；c.提出批生产理念，摒弃单台极致性能思路，将激光通信终端从数千万甚至上亿级别的高精尖航天载荷，转化为可批量生产的通用光学器件，通过快速迭代、在轨升级保障使用性能。

·国内落地实践探索：国内在高带宽激光通信的在轨验证与终端技术上已取得阶段性成果：2025年已有几十台激光通信产品同步开展在轨验证，在入轨自主建链、长时间稳定连链、断链后的自主重连等核心性能上表现优异；终端小型化轻量化实现突破，单台前端光机重量可控制在3点几公斤，整体尺寸与鞋盒相当，同时正朝着低成本方向推进；行业正推动卫星平台与激光终端的深度耦合融合，破解跨轨通信的高精度对准、稳定通信等难题。

·批量化生产趋势：航天产业正从工程化向产业化、工业化转型，激光通信终端作为卫星标配产品需适配批量化生产趋势。马斯克的相关实践提供了参考方向：a.采用大口径激光通信终端技术路线，搭配更长光路的望远镜，通过星与终端的自主设计实现深度协同，在终端包络、产品简化及与卫星的集成上做到极致优化；b.优化硬件架构，不再为每台终端配备独立FPGA构架，采用MCU与卫星FPGA融合的设计，后端光路采用一体化方案，94%以上的软件代码可实现全天候重构；c.通过快速的在轨软件升级、功能迭代，弥补单台产品性能短板。国内虽有批量化探索趋势，但目前试错与迭代机会相对不足，整体迭代速度有待提升。

6、国内激光通信技术差距

·前端ATP系统差距：a. 国内航天产品前端ATP系统及整体产品批产环节，因发展较晚、迭代验证机会少、批量化建设滞后，存在明显短板；b. 核心零部件PI压电采购周期6个月以上，单颗成本5-6万，成本高、供货周期长的问题突出；c. 低成本替代方案如MEMS器件成本可低至千元级，但存在指标和可靠性的均衡难题，需前端系统厂商、卫星总体及星座用户共同推进在轨验证与深度结合，目前缺乏足够的迭代验证空间。

·后端通信产业渗透不足：地面通信大厂的技术尚未完全渗透到商业航天领域，物理层面的限制在于先进制程芯片在航天环境下易受辐射影响，对配套要求更高。不过国内已有通信大厂开始将百级光模块向航天级改造并尝试批量生产，地面通信厂商看到商业航天中光通信带来的新机遇，若能将先进技术和资源倾斜进来，与航天系统深度结合，有望实现规模化建设曲线下的快速迭代。

7、激光通信与太空算力融合

·太空算力发展态势：太空算力自2025年11月兴起，至今仅三个多月便经历诸多变化。马斯克曾提出部署1000颗乃至100万颗卫星，打造分布式形态的太空算力中心，但其申请文件中卫星及技术形态尚未完全落定。马斯克对太空数据中心的构想逐步升级：最初提出Starlink的WAN星完成后，可在V3版本星上增加传输加计算能力，形成分布式太空数据中心；后续进一步提出百G瓦、T瓦级别的宏大规划。未来太空算力中心形态将呈多样性，包括马斯克构想的数百万颗星的集群、StarCloud视频中16平方公里翻板支撑的服务器集群，以及浙江实验室北仑轨道晨光描述的数千颗星的分布式算力系统等。

·激光链路核心作用：星间激光通信是太空算力通信的确定性方案，具备速度更快、天花板更高、近距离可降低自身技术难度等优势，将成为太空数据中心服务器间联通的最主流手段。当前国内外布局卫星规划的厂商，均将激光通信终端作为核心倚重方向。马斯克基于已发展的激光通信使用优势及全链条建设优势，将其作为太空算力调度、算力资源释放及算力系统内部数据交互的主流技术路径。不过太空中若实现卫星集群或星间控制能力，激光终端形态可能发生变化，比如地面常用的FSO终端因用于相对运动小的点间通信，摆动范围、跟瞄指标要求较低，这类终端也有应用于太空通信的可能性。目前激光通信是具备实施路径、确定性成果及明确技术指引的通信手段。

8、国内激光通信产业格局

·多元竞争主体布局：国内激光通信领域呈现多元化竞争格局，涵盖四类参与主体：一是国家队科研院所，以504所、704所、804所、34所、54所为代表，长期深耕行业，持有大量任务，具备深厚技术迭代能力；二是高校，如工大、北邮等在部署相关产品并开展技术迭代；三是商业卫星公司，长光卫星的激光通信终端完全实现自研自用，另有部分未公开披露的卫星总体公司也在布局相关业务；四是通信大厂，华为、烽火已有整机产品完成在轨验证，目前在轨产品数量为个位数，中兴则在光模块领域积极渗透；此外还有盛光通信、蓝星光域、海星光联等众多创业公司参与其中。各主体定位差异明显，国家队依托长期任务积累形成技术优势，商业卫星公司侧重自研自用，通信大厂尚处行业渗透初期，创业公司则在细分赛道展开布局。

·供应链与国产化进展：激光通信终端技术壁垒极高，一款仅3~5公斤的产品集成数十个甚至上百个零部件，加工精度要求严苛，涉及从光纤耦合端面到收发相机、光路放大等复杂技术环节，生产、光路简化设计及集成等环节存在较高进入与迭代门槛，对航天光机、卫星技术要求的理解深度要求极高。通信大厂虽组建相关事业部发展两到三年，仍未实现产品自动化生产。国内国产化推进方面，上光通信依托上光所拿到批量市场化订单，而华为、烽火等通信大厂尚未形成批量产品在轨应用，仅完成个位数产品的在轨验证，其系统能力评估仍需时间。通信大厂需将现有产品进行宇航级改造，包括芯片底层逻辑优化、封装改造，以及适配复杂热力、辐射、高能粒子等特殊环境影响，目前整体仍处于行业渗透阶段。

·海外供应链情况：海外激光通信供应链方面，SpaceX的激光通信产品集成环节坚持自研，通信侧与国际通信大厂展开合作，早期迈德瑞科深度参与其激光通信业务，该公司曾获得国内相关订单，后因国际竞争退出中国市场，现被美国公司收购。SpaceX对卡脖子产品保留自主设计、迭代及生产能力，细分加工环节则释放出供应链机会，传闻其使用了国内低成本光学加工产业链的能力，昂纳科技的海外公司疑似为其供应光纤、光模块相关产品，但相关信息未公开。国内厂商目前参与SpaceX供应链存在较高风险，暂无公开的规模化供货情况。

Q: 星间激光链路的必要性是什么？部分星座通信早期采用通过地面星关站实现地面网络互联及用户终端通信的TP模式，当前趋势转向星间直接互联。

A: 小通量卫星中微波虽有成熟、成本低、配套简单的优势，但激光通信的核心价值在于保密通信及更高带宽。当前太空数据采集卫星的采集量持续增长，高时间分辨率与高空间分辨率带来海量数据传递需求，激光通信无论是向地球回传、传递至中继网络还是国家高速通信网络，均为根本发展方向，已成为遥感卫星的标配。在卫星互联网领域，以马斯克星座为例，其通过拓宽星间骨干网络提升对地通信服务质量——星间通量从10G提升至100G时，单芯吞吐量可实现十倍、百倍甚至千倍增长，基带与基站间通信速率更高，搭配更大对地天线可优化用户接入及体验。此外，微波存在频谱拥挤、信号干扰及保密问题，而激光通信点对点、可快速切换的特性，在星间复杂通信架构下更具技术优势。星间激光通信是马斯克最早攻克的方向，其V3版本加入星地激光链路，结合蓝色起源项目部署，可见激光通信在天网建设及天地融合中的角色日益重要，释放的价值持续提升。

Q: 国内星间通信激光终端指标未达海外水平，是否因前端ATP性能差距及后端国内先进光通信、无线通信企业未进入？

A: 国内星间通信激光终端前端因航天产品迭代验证机会少、批量化建设晚，低成本替代方案未形成在轨验证及与卫星终端、用户的深度结合，试错迭代空间未实现；后端地面通信大厂未完全渗透商业航天，因先进制程芯片在航天环境下易受辐射影响、对配套要求高，但已有通信大厂开始将百级光模块改造为航天级并尝试批量生产，未来地面通信技术与航天系统结合后，可实现规模化建设下的快速迭代。

Q: 海外算力星采用集中式DC模式还是分布式模式？

A: 太空算力兴起于25年11月，仅三个多月。星间激光通信因速度快、天花板高、近距离可降低终端难度，是太空数据中心算力调度及数据交互的主流技术路径。马斯克基于Starlink激光通信优势，计划在V3星实现传输加计算的分布式太空数据中心，后续升级至百G、T瓦级别。未来太空数据中心形态多样，包括马斯克数百万颗星集群、StarCloud16平方公里翻板支撑的服务器集群、浙江实验室数千颗星分布式算力系统等，激光通信仍是主流技术手段，且具备实施路径与确定性成果。

Q: SpaceX的星载激光通信终端是否完全自研，及是否有供应商？

A: SpaceX星载激光通信终端集成环节自研，通信侧采用国际通信大厂产品；早期激光通信有迈德瑞科参与，该公司为全球较早做星载激光通信产品的企业，曾获原信部前身多媒体星订单，后因国际竞争退出中国市场，现被美国公司收购。完全卡脖子产品SpaceX保留自主设计、迭代及生产能力，细分颗粒度产品及加工环节释放供应链机会，且使用国内低成本光学加工产业链能力，相关信息未公开。

Q: 昂纳科技是否为SpaceX供应零部件？

A: 昂纳科技的美国或欧洲子公司曾为SpaceX供应光纤及光模块产品。

Q: 除昂纳科技外，还有其他公司向客户供应相关产品吗？

A: 没有其他公司，国内参与自身产业链条的公司目前基本未向客户供货，主要因该业务存在较大风险。

Q: 国内激光通信产业链的有哪些，如504所、航天电子等？

A: 国内激光通信产业链包括多类：国家队有504所、704所、上海八院804所、中电科34所、25所、科工集团25所、电科54所等；高校有工大、北邮等，部署相关产品并迭代；商业卫星公司（更多实时纪要加微信：jiyao19）如长光卫星及部分未公开披露的卫星总体公司；通信大厂包括华为、烽火、中兴；创业公司包括盛光通信、激光通、星通、蓝星光域、海星光联、比喻光学、星耀光宇、亮剑星通、星辰光电、长理系下属公司等，竞争格局多元化。

Q: 烽火通信的激光通信产品是否已实现批量成熟在轨？其客户情况及产品技术如何？

A: 烽火通信客户较少，未实现批量激光通信产品在轨，无大型客户规模化在轨验证，仅有数位产品处于在轨验证阶段，系统能力仍需进一步观察。