中國“北斗”導航系統(tǒng)試驗革命性激光通信技術

  不久前中國在“北斗”導航衛(wèi)星與地面站之間進行了革命性的激光高速通信實驗。高速鏈路激光通信網(wǎng)絡比常規(guī)的無線電通信快一百萬倍，可將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)饺魏挝恢谩⑴c研究的技術人員介紹說這種方法可以讓衛(wèi)星以每秒幾千兆字節(jié)的速度向地面下傳數(shù)據(jù)，而不是目前的千字節(jié)。“北斗”系統(tǒng)在實驗中達到的通信性能仍然保密。

  本周一美國宇航局（NASA）宣布將恢復一項已推遲兩年的研究項目，下月將發(fā)射一顆實驗衛(wèi)星進行類似的實驗，該實驗測試以每秒 2.8GB 的速率通過激光束傳輸數(shù)據(jù)。

  激光帶寬可達每秒1TB(1,000GB)。據(jù)匿名研究人員稱，激光通信不易被竊聽，比微波更難干擾。激光設備更小更輕，可在衛(wèi)星之間或與地面建立高速通信。“北斗”導航衛(wèi)星網(wǎng)目前是世界上最大的全球衛(wèi)星導航網(wǎng)絡，在軌衛(wèi)星數(shù)量超過 GPS。它提供定位和通信服務，具有廣泛的民用和***用途。

 中國科學院上周五表示，最新實驗已表明“北斗”的激光信號可以在城市等頗富挑戰(zhàn)性的環(huán)境中穩(wěn)定通信，一般來說此類環(huán)境中有強烈的干擾，難以建立和維持遠程光通信。中科院沒有說明實驗進行的具體時間點。

 激光通信地面站通常為固定的，需要復雜的設備，包括大型望遠鏡、光束跟蹤和鎖定裝置以及信號處理設備。但中科院長春光機所的項目團隊表示，技術人員們將所有東西都裝進了一輛汽車。一些海外的太空科學家表示，這次實驗的成功表明中國很有可能成為世界上***個擁有覆蓋全球激光通信網(wǎng)絡的國家。

“這是一場革命”。

 激光通信衛(wèi)星的想法誕生自 1960 年代，美國、日本和一些歐洲國家都曾進行了多項研究計劃，但未能解決其中的一些關鍵課題，最核心的難題在大氣層：空氣分子可以吸收或反射光，導致到達地面站的光粒子太少。湍流也可使激光束扭曲或搖晃，以至于光信號太模糊而無法清晰接收，尤其是在人類活動密集的城市地區(qū)。

 中國在1990年代后期加入這場競賽，啟動了多項研究計劃。近年來中國***部門公布了多項計劃，將大量小型通信衛(wèi)星送入低地球軌道。

 據(jù)參與該計劃的一些研究人員稱，SpaceX的Starlink（一個為地球大部分地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入的衛(wèi)星星座系統(tǒng)）的帶寬限制在 200MB 左右，而中國的衛(wèi)星網(wǎng)絡將通過使用激光通信技術以更低的成本提供更高的通信速度.

 中國的***產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多種類多樣的***器不斷進入太空，使用激光束將它們連接起來可以大大提高這一網(wǎng)絡的運行速度和整體性能。如去年的一項研究結果表明，將衛(wèi)星的原子鐘與激光束同步可以將“北斗”導航系統(tǒng)的定位精度提高6到40倍。此外中國還考慮起草激光通信國際標準加強中國在該領域的***地位。