辽宁
近日，中国科学院空间应用工程与技术中心宣布，我国科研团队成功实现地月双向高速激光通信，下行速率达到每秒100兆比特（100Mbps）。这一突破，为载人登月和月球科研站建设提供了关键的数据传输能力。
过去，鹊桥二号等航天器与地面主要靠微波通信。微波覆盖面广，不要求地面精准对准，穿透大气的能力也较强，但信号衰减明显，带宽有限，导致地月间网速很慢。一幅8K月面高清图像，用5Mbps级微波链路传输，大约需要4到5分钟。未来要实现载人登月或建立月球基地，这样的速度远远不够。
激光通信带宽大、速度快，方向性极强，保密性好，设备也相对轻小。但技术难度非常大，主要有三大难关。
第一关是“对得准”，激光能量高度集中，不发散，发射角度稍有偏差，传输到38万公里外的月球附近可能就偏出好几公里，而且月球还在不断运动。研究团队必须把卫星轨道、望远镜误差、大气折射和激光飞行时间等诸多因素都考虑进去，通过精密微调实现双向捕获跟踪。
第二关是“收得到”，激光经过40万公里传输后，信号强度随距离平方衰减，到达地面时可能只剩几个光子，还容易被各种环境光淹没。团队在硬件上采用超灵敏单光子探测器，软件上开发复杂信号识别算法，从噪声中有效提取有效信号。用研究员的话说，这就像在千里之外的嘈杂闹市里听清一根针落地的声音。
第三关是“传得快”，接收到微弱信号后，还要保证高速传输。团队利用皮秒级时间识别的大带宽高效通信处理技术，并结合强纠错编码，防止信号错位或丢失。最近一次试验中，我国已实现上行1.25Mbps、下行100Mbps的双向速率，之前需4到5分钟传回的图片，现在只需12秒。
这项突破的背后，还有一条隐形战线，那就是“闯得出”。美国长期依据相关出口条例，对空间系统、先进激光器、精密光学等关键器件实施对华禁运，多个西方国家跟进封锁中国。我国科研人员基本是从头起步，在超导单光子探测器、星载光机和精密定轨跟踪等方面自主攻关，实现了全链条自主可控。
从2018年首次月球激光测距，到去年实现人类首次白昼地月测距，再到如今建成地月高速激光链路，中国在激光通信领域越走越稳。这将为载人登月、月球科研站乃至未来深空探测提供高速数据传输支撑，甚至可能让航天员在月表和地面进行视频通话或实景直播。
不过也要看到，美国在该领域仍领先。NASA早在2013年就实现了地月下行620Mbps、上行约20Mbps的双向链路，并利用“灵神星”探测器在4.94亿公里距离上完成通信。中国的追赶速度在提升，差距依然存在，但随着技术不断突破，全链条自主掌握正逐步成为现实。
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