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記者30日從中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡稱空天院）獲悉，利用自主研制500毫米口徑星地激光通信系統(tǒng)與中科衛(wèi)星AIRSAT-02衛(wèi)星，我國成功開展超百吉比特每秒（Gbps）星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了每秒120Gbps的穩(wěn)定高速傳輸，創(chuàng)造了我國星地激光通信速率新紀(jì)錄。這標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域已邁入業(yè)務(wù)化應(yīng)用新階段，為滿足未來海量天基數(shù)據(jù)回傳需求奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
塔縣激光地面站
本次實(shí)驗(yàn)在空天院新疆塔縣激光地面站完成，實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星AIRSAT-02衛(wèi)星由中科衛(wèi)星科技集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)研制，北京融為科技有限公司負(fù)責(zé)該衛(wèi)星的星地激光通信終端設(shè)計(jì)與研制。星地激光鏈路實(shí)現(xiàn)了秒級快速捕獲建立，建鏈成功率超過93%，最長連續(xù)穩(wěn)定通信時(shí)間達(dá)108秒，有效驗(yàn)證了超高速率下鏈路穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)可靠性。令人矚目的是，科研團(tuán)隊(duì)未對衛(wèi)星硬件做任何改動(dòng)，而是通過“在軌軟件重構(gòu)”技術(shù)，深度挖掘載荷潛力，將原有60Gbps的傳輸能力翻倍提升至120Gbps。
星地激光通信以激光為載體，可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的高速信息傳輸，已成為實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)星地超高速傳輸?shù)淖顑?yōu)解決方案。它具有帶寬大、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好等突出優(yōu)勢。“然而，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用卻面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化高速穩(wěn)定傳輸，必須克服衛(wèi)星平臺(tái)微振動(dòng)、大氣湍流劇烈擾動(dòng)等難題?！笨仗煸焊呒壒こ處熇顏喠纸榻B。
實(shí)驗(yàn)獲取的首批SAR遙感影像（AIRSAT-02衛(wèi)星下傳）
他形象地比喻道：“如果說10Gbps傳輸像是在湍急河流上架設(shè)單車道橋，那么120Gbps就相當(dāng)于建造一座多車道高速大橋，不僅要求快速架通，更要確保各車道極高的并行通行效率，工程難度呈幾何級增長?！?/p>
面對挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊(duì)聚力攻關(guān)，突破了三項(xiàng)核心技術(shù)瓶頸：一是通過優(yōu)化實(shí)時(shí)校正算法“收得穩(wěn)”，抑制大氣湍流導(dǎo)致的光束擾動(dòng)；二是應(yīng)用先進(jìn)補(bǔ)償技術(shù)與通信協(xié)議“收得對”，大幅降低數(shù)據(jù)誤碼率；三是改進(jìn)自適應(yīng)傳輸策略“收得快”，最大化利用信道容量，保障了每秒120吉比特的極速傳輸。
空天院所屬中國遙感衛(wèi)星地面站主任、正高級工程師黃鵬表示，經(jīng)過持續(xù)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行驗(yàn)證，星地激光通信已具備支撐未來海量空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)能力。隨著地面站網(wǎng)絡(luò)的逐步完善與相關(guān)技術(shù)的迭代升級，星地激光通信有望徹底突破現(xiàn)有通信速率限制，成為連接天基信息網(wǎng)絡(luò)與地面光纖網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵樞紐，從而助力構(gòu)建天地一體化的空間信息網(wǎng)絡(luò)體系。（科技日報(bào) 記者陸成寬 空天院供圖）
