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一束只有冰箱灯泡亮度的激光,从距地球3.6万公里的轨道打下来,实现了每秒1吉比特的通信速率。
这项由北京大学和中国科学院相关机构研究人员主导完成的实验,日前发表于中文学术期刊《光学学报》。实验的核心数据令人印象深刻:一颗部署在地球静止轨道的卫星,仅用2瓦功率的激光器,便实现了迄今为止在该轨道高度上达到的最高光通信速率。研究团队将这一成绩描述为比星链典型用户链路速度快约5倍。
这一成就的技术难点,在于地球大气层的湍流干扰。任何激光信号从36,000公里的高空穿越大气全层到达地面,都会遭遇严重的波前畸变,这是此前限制地球静止轨道光通信发展的核心障碍。低地球轨道卫星(如星链)之所以采用500公里左右的低轨运行,很大程度上正是为了绕开这一问题。
中国研究团队采用了一套被称为"AO-MDR协同"的双级大气补偿方案。地面端使用位于云南丽江天文台的1.8米口径望远镜,配备357片独立可控的微型镜面,实时对接收光束的波前进行修正。修正后的光束再经过多平面转换器,被分解为8个模式通道,系统自动从中筛选出质量最好的3路信号进行数据解调。测试数据显示,这套方案将可用信号的比例从72%提升到了91.1%。
从通信架构逻辑来看,地球静止轨道光通信与以星链为代表的低轨星座方案走的是截然不同的路径。地球静止轨道卫星可以用单一卫星持续覆盖固定地区,无需像低轨星座那样靠数千颗卫星轮流接力,系统复杂度低得多。但这一方案有一个无法克服的物理限制:240毫秒的往返传播延迟,这对于实时语音通话、视频会议等低延迟应用场景是致命的弱点,而星链的延迟通常在20到40毫秒之间。
因此,这项技术更可能的定位是"骨干聚合节点"——接收来自地球静止轨道的高速宽带数据,再通过地面光纤网络分发,而非直接为终端用户提供服务。丽江站的1.8米口径望远镜本身就不适合大规模消费级部署,消费终端的天线尺寸通常只有50厘米左右。
此外,光通信有一个已知的硬伤:无法穿透厚云层。研究团队尚未公布丽江站的晴天统计数据,也未提出完整的多地面站冗余部署方案。丽江约2500米的海拔高度有助于减少大气路径和水汽干扰,这一测试环境的优越性使得将结果直接推广到全球运营场景时须格外谨慎。
从战略意义来看,这项成果的背后是中国在天基光通信领域的系统性投入。在全球低轨卫星互联网已经由SpaceX深度主导的格局下,地球静止轨道光通信代表了一条差异化路径,其技术门槛高,一旦成熟,可能为特定应用场景(如高速骨干链路、特定区域覆盖)提供独特优势。
这束2瓦的激光,与其说是在正面挑战星链,不如说是在测量一条尚未有人走通的道路。
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