辽宁
近日，中科院空间应用工程与技术中心公布重大试验成果，我国在超过40万公里的地月距离上成功构建双向激光通信链路，首次完成地月双向高速激光通信在轨验证，标志我国空间激光通信技术正式从近地轨道跨入地月深空时代。
本次试验由中科院空间应用工程与技术中心牵头，联合之江实验室、中科院云南天文台、上海微系统所等多家单位协同攻关，历经一年多在轨测试，依托环月轨道卫星搭载激光通信载荷，配合地面大型光学收发站，打通地月之间看不见的激光信息通道。
空间激光通信，通俗理解就是利用激光作为太空“光纤网线”传输数据。对比传统深空微波通信，激光通信拥有带宽大、传输速率高、波束集中保密性强、星上设备体积重量更小的突出优势。但地月超远距离场景下，工程难度极大，科研团队需要直面三大世界级难题：超远距离光束精准对准、地面接收信号极度微弱、高速通信编码解调实现。
“地月激光通信，如同四十万公里之外完成万里穿针。”试验团队负责人杨雷介绍，地月之间距离遥远，卫星微小抖动、地面大气扰动，都会造成激光光束巨大偏移，微小角度误差，抵达月球附近就会偏移数公里。团队创新双向捕获跟踪算法，综合修正卫星轨道、大气折射、激光飞行传播时延等多重干扰，实现天地两端运动状态下持续高精度对准，牢牢锁住通信光束。
激光跨越四十万公里抵达地球时，信号衰减到极致，地面探测器每次仅能接收到寥寥数个光子，还要对抗月光、星光、城市光的环境噪声。科研人员突破高速超导单光子探测技术，可以捕捉极微弱光子信号，在复杂背景噪声中提取有效通信数据。同时团队攻克大带宽通信处理与抗干扰编码技术，解决超远距离高速传输瓶颈。
实测通信指标显示，本次地月激光链路上行速率1.25兆比特每秒，下行速率100兆比特每秒。这个速率带来非常直观的变化：过去月球轨道卫星传回一张8K超高清月面全景图像，传统微波链路需要4‑5分钟，现在激光通信仅需约12秒即可完成回传，传输效率提升数十倍，月面高清视频、大批量探测科学数据可以快速下传至地面。上行链路主要负责向环月航天器发送遥控指令，满足指令上注需求。
这项技术突破，将为我国后续航天任务筑牢通信底座。载人登月工程、月球科研站建设，会源源不断产生影像、探测、实验海量数据，传统微波通信带宽逐渐成为瓶颈，地月高速激光通信恰好破解这一痛点。未来月面航天员高清通话、月球车地面远程操控、月面各类科学设备数据回传，都可以依托这套高速光通信体系实现。
不止局限地月系统，本次验证的高精度捕获跟踪、极微弱信号探测、高速光信号处理整套技术，还可以向火星、小行星等更远深空场景迁移拓展，支撑我国更遥远的深空探测任务。整套星载载荷、地面终端、算法与核心器件实现国产化自主可控，构建起属于我们自己的深空高速通信技术底座。
也要客观看到，地月激光通信同样存在现实约束。激光无法穿透厚云层，云雨天气会对地面接收链路造成影响，未来工程应用会搭配多地面站组网，规避气象条件带来的通信中断风险。现阶段属于关键技术在轨验证，距离大规模工程应用还有迭代优化的过程。
从近地星地激光通信，再到四十万公里地月双向高速光链路打通，我国深空通信能力迈出关键一步。这条看不见的太空光通道，不只是更快传照片，更是未来月球开发、深空探索的信息高速公路，为后续一系列深空重大任务打下坚实通信基础。
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