想象一下这个画面——
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你在北京,手里拿着一盏功率只有2瓦的微弱烛光。你的朋友远在上海,距离超过1000公里。你要用这盏烛光,在一秒钟内给朋友传过去一整部高清电影。
是不是觉得天方夜谭?
但在距离地球3.6万公里的太空,中国科学家刚刚完成了这样一次“不可能的任务”。
近日,北京邮电大学和中国科学院的研究团队宣布:他们成功从一颗位于地球静止轨道的卫星上,用仅2瓦功率的激光器,向地面传回了高达1Gbps的数据。
这个速度,比马斯克的星链典型下载速度快了约5倍。
而那个激光器,功率低到被科学家形容为“像一根蜡烛”。
一根“蜡烛”如何照亮3.6万公里?
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很多人对3.6万公里没概念。
这么说吧,国际空间站的轨道高度约400公里,星链卫星大约550公里。而这次实验的卫星,是站在3.6万公里的“高岗”上——比星链高了60多倍。
距离越远,信号衰减越厉害。用2瓦的功率,从这么远的地方传信号下来,好比用一根针尖对准地面上一个移动的硬币,还要保证信息不丢。
更难的是那层厚厚的大气层。
激光穿过大气时,会被湍流撕扯得七零八落——光束散开、扭曲、忽强忽弱。过去几十年,这是星地激光通信最难翻越的“鬼门关”。
中国团队这次祭出的绝招,叫“AO-MDR协同技术”。
AO,是自适应光学——地面接收站那台1.8米的望远镜里,藏着357个微小的可变形镜片。它们像一群训练有素的士兵,每秒上千次调整姿态,实时抵消大气扰动造成的畸变,把散掉的光束重新聚焦。
MDR,是模式分集接收——光束被进一步拆分成8条不同的“路径通道”,由一套芯片级的算法实时评估哪几条路径信号最强、最干净,然后从中提取数据。
这套组合拳打下来,信号可用率从72%一举提升到91%以上。
简单说,以前大气一捣乱,信号就断断续续;现在,无论天气怎么折腾,总有一条路能走通。
从1Gbps到120Gbps:中国的“太空宽带”已不止是实验
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有人可能会问:1Gbps,很厉害吗?咱们地面5G早就普及了。
但别忘了,这是从3.6万公里外,用“蜡烛”点亮的1Gbps。
更重要的是,这不是中国唯一的突破。
就在同一时间,中国科学院空天信息创新研究院在新疆塔县,用自主研制的500毫米口径地面系统,与中科卫星AIRSAT-02卫星完成了超百G星地激光通信业务化应用实验,速率达到120Gbps。
这刷新了国内星地激光通信的速率纪录,而且不是实验室里的“一次性表演”,是业务化运行——意味着它已经开始干活了。
实验期间,星地之间秒级捕获建链,成功率超过93%,最长连续通信108秒,一口气传下12.656Tb数据,还成功处理出高质量的遥感影像。
科研人员打了个比方:如果说10Gbps是在湍急河流上架单车道桥,那120Gbps就是在同一条河上建多车道高速大桥,不仅架得快,还要保证所有车道并行不堵车。
星链的“软肋”,正是中国的突破口
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有意思的是,星链卫星之间也用激光通信,而且速率高达200Gbps。但那是星间链路——卫星跟卫星“打电话”,不直接连地面。
往地面传数据时,星链主要还是靠无线电,典型用户速率在100-300Mbps之间。
中国这次两条腿走路:一条是高轨低功率的“烛光1Gbps”,证明能用极小的代价实现高速传输;另一条是低轨业务化的“120Gbps”,直接奔着实用化去。
更重要的是轨道选择。
星链挤在500多公里的低轨,已经引发天文学家的强烈抗议——光污染、无线电干扰、碰撞风险。而中国实验用的是3.6万公里的地球静止轨道,一颗卫星能覆盖近半个地球,而且轨道资源远没有低轨那么拥挤。
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有人问:费这么大劲,就为从太空传电影?
当然不是。
120Gbps意味着什么?一颗遥感卫星飞过中国上空,过去要飞好几圈才能把拍的高清影像传完;现在,108秒就能下传12.6Tb数据——相当于几百部蓝光电影。
这对灾害监测、国土资源普查、军事侦察来说,是革命性的。
而那个“烛光1Gbps”更深远的意义在于:当你的卫星可以用极低功耗实现高速通信,意味着你可以把更多载荷空间留给探测设备,或者让卫星活得更久。
这不仅是技术突破,是战略储备。
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中科院的专家说得直白:星地激光通信已具备承载未来海量空间数据下传的核心能力。随着地面站网完善,它将彻底突破星地通信速率瓶颈,成为衔接天基信息网和地面光纤网的骨干枢纽。
到那时,你在飞机上刷4K视频,在远洋轮船上和家人视频通话,在无人区直播科考——这些都不再是梦。
而这一切的起点,是3.6万公里外那一盏“蜡烛”微光。
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