美国战争部将激光通信打造为未来太空战的支柱

来源：滚动播报

（来源：中国航空报）

　　长期以来，军事通信一直依赖于无线电波在陆地、海洋、空中和太空之间无形传播。然而，随着轨道卫星数量的增加和电磁频谱资源日益紧张，传统射频链路的局限性也越来越不容忽视。

　　如今，一项新的实证研究表明，一种更隐蔽但功能更强大的替代方案正逐渐接近实际应用：基于激光的通信，它能够根据恶劣和不可预测的环境条件进行实时调整。

　　美国太空军太空发展局（SDA）的研究人员在《光学工程》杂志上发表论文，描述了一种新型光接收器的开发和测试过程，该接收器用于支持太空发展局最新的激光通信标准。这项研究的重点在于如何可靠地接收卫星高速掠过时强度剧烈波动的激光信号——但其意义远不止于实验室研究。关键在于，美国军方能否构建一个能够支持未来国防行动的、具有强大韧性的高速太空通信骨干网。

　　该研究重点关注美国太空军太空发展局的光通信终端标准，这是一套旨在确保不同供应商制造的激光通信系统能够相互通信的规范。

　　互操作性是太空发展局“扩散型作战人员空间架构”（PWSA）的核心，该架构是一种由数百颗在近地轨道协同运行的相对较小的航天器组成的卫星系统。

　　激光链路的数据速率远高于无线电系统，并且本身更难被干扰或拦截。然而，它们也带来了新的技术难题，尤其是在信号必须穿过地球湍流大气层时。

　　研究人员解释说，太空发展局制定了光通信终端标准，通过定义从初始指向、捕获和跟踪到数据调制格式和纠错协议等关键技术规范，来确保众多行业合作伙伴之间的系统互操作性。

　　该标准目前已更新至第四次主要修订版，新增了对突发模式波形的支持——这种信号以短而强的脉冲代替连续传输。突发模式的优势在于其灵活性。当卫星飞越地面站时，由于距离、指向几何形状和大气扰动的变化，其激光信号强度可能会从始至终变化约20分贝。

　　突发模式信号传输并非设计一个仅针对最坏情况的系统，而是允许运营商动态地牺牲数据速率来换取更大的信号裕度。简而言之，链路可以在条件恶劣时降低速度，而不是完全中断。

　　为了测试这一概念在实践中的有效性，研究人员构建并测试了一个针对太空发展局标准新型突发模式格式优化的原型地面接收器。

　　与更复杂的相干光学系统不同，该接收器采用大面积雪崩光电二极管（APD），无需自适应光学器件即可收集畸变光。这种选择体现了一种更广泛的设计理念：优先考虑稳健性和简洁性，而非追求理论性能的最大化。

　　研究人员解释，突发模式波形以牺牲数据速率为代价，提高了接收机的功率效率，适用于远距离应用或对尺寸、重量和功率有严格限制的终端。

　　对于移动地面站、海上船舶，甚至是接收太空数据的飞机而言，保持链路的可靠性比时刻追求最高吞吐量更为重要。

　　论文中描述的实验表明，原型接收机在各种工作条件下均能达到接近理论预期的性能，尤其是在应用前端信号调理之后。

　　虽然研究人员并未声称该系统已完全部署，但他们将其描述为符合太空发展局标准的突发模式光接收机的初步演示——对于支持实际部署的标准而言，这是一个重要的里程碑。 （航柯）