市场研究机构预计，全球卫星激光通信系统市场规模在2030年将达到约52亿美元。

文/徐鸣

编辑/乐艳娜

　　近期，美国国家航空航天局(NASA)的“灵神星”号探测器成功发射。该探测器使用近红外激光器在地球和深空之间发送和接收测试数据，是NASA首次在月球更远深空执行高带宽光学通信任务，它为人类深空探测高速信息传输技术研究拉开序幕。

　　所谓卫星激光通信，就是使用“激光光束”作为传输媒介进行信息传输，根据激光传输环境的不同，可分为真空环境中的星间激光通信和大气环境下的星地激光通信。在激光通信的过程中，文本、图片或视频等信息首先会转换成数字信号，随后会被编码成一系列的“光语言”。这些“光语言”被地面站或其他航天器接收后，就能转换成原来的数据格式，从而成功实现数据传输，建立起一条太空信息传输的高速通道。

　　选择使用激光进行太空信息传输，主要优点包括：

　　快。激光的数据传输速率是传统无线电的10倍至100倍。举个例子，通过激光通信下载一部高清电影只需几秒钟，而传统的无线电通信可能需要几小时。

　　轻。由于激光光束集中且携带信息量大，其落在接收终端上的功率密度高，接收系统因此可以做得体积更小、重量更轻。比如激光通信终端的体积可以做到只有微波通信模块的十分之一，重量仅为其四分之一。

　　安全。激光波束非常窄，所以被拦截的可能性非常小，这对于传输敏感数据具有重要意义。例如在金融领域，激光通信可以大大降低交易数据被截获或窃听的风险。

　　开放。由于波束窄，激光通信系统之间相互干扰的可能性大大降低，目前也不需要向国际电联申请频段，就可以在不同的频谱范围内自由操作。因此，激光通信能够避免微波频谱资源日益紧张的问题。

　　正是瞄准了卫星激光通信的上述优点，自上世纪60年代以来，美国、欧洲、日本等国家和地区便先后启动了相关研究。当前，激光通信正在成为低轨卫星星间通信最有潜力的方案之一。

　　我国卫星激光通信技术相关研究始于上世纪90年代。2011年，“海洋二号”卫星实现了我国首次星地激光通信试验。后续包括“实践二十号”卫星在内的多个航天器均搭载了激光通信终端进行实验验证。

　　尽管发展迅速，卫星激光通信技术想要实现规模化应用，仍面临着诸多挑战：激光通信稳定性较低，卫星振动、热环境、姿态轨道控制均可能导致激光链路中断；在星地激光应用场景中，云层、雨雾等气象因素可能导致激光信号通信质量下降甚至无法通信。此外，激光通信要求高精度的光学系统，导致目前激光通信产品成本高、生产周期长，给卫星激光通信商业化造成阻碍。

　　针对上述问题，目前有三个解决方案：为了减少气象因素的影响，研发更高级的信号纠错技术和自适应光学系统，同时通过地面多点布站避免极端天气的影响；为了克服链路稳定难题，根据工程经验进行激光终端与卫星平台联合设计；最后，通过技术迭代和规模效应降低器件成本，通过与其他空间技术的整合和资源共享来降低投资和运营成本。

　　卫星激光通信在未来的应用前景十分广阔。例如，在远洋航行领域，以卫星激光通信为中继，可以使远洋游轮直接接入移动互联网，为游客提供更好的服务；在应急救灾领域，卫星激光通信可以与地面局域网结合，为灾区接通高速通信网络；在特殊场景，卫星激光通信利用其保密性强、不易被监测等特点，可以为特定用户提供服务。

　　这些多元化的应用场景，展示了卫星激光通信技术的巨大潜力。市场研究机构预计，全球卫星激光通信系统市场规模在2030年将达到约52亿美元。而随着技术的不断成熟和创新，卫星激光通信将有力推动未来空间通信技术的发展和变革。

来源：2023年11月29日出版的《环球》杂志 第24期

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