中經(jīng)聯(lián)播訊（陳一夫 崔威漢）

站在塔縣激光地面站觀測臺(tái)，李亞林工程師注視著天空中劃過的衛(wèi)星光點(diǎn)，一場看不見的120Gbps數(shù)據(jù)洪流正穿越大氣湍流，將海量遙感影像瞬間傳回地球。

中國科學(xué)家剛剛在新疆塔縣完成了一項(xiàng)突破性實(shí)驗(yàn)——星地激光通信速率達(dá)到120吉比特每秒（Gbps），相當(dāng)于在短短108秒內(nèi)傳輸了12.656TB數(shù)據(jù)，足以裝滿約2500部高清電影。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）主導(dǎo)，利用自主研制的500毫米口徑星地激光通信系統(tǒng)與AIRSAT-02衛(wèi)星完成。

更令人矚目的是，這一成績是在衛(wèi)星硬件未做任何改動(dòng)的情況下，僅通過“在軌軟件重構(gòu)”實(shí)現(xiàn)的，將原有60Gbps的通信能力翻倍提升。

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實(shí)驗(yàn)突破

最新實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著中國星地激光通信技術(shù)的快速進(jìn)步。僅在過去三年里，該團(tuán)隊(duì)就實(shí)現(xiàn)了從10Gbps到60Gbps，再到如今120Gbps的三級跳。

與2025年的60Gbps相比，新的120Gbps速率意味著數(shù)據(jù)傳輸能力翻了一番。在本次實(shí)驗(yàn)中，星地之間成功實(shí)現(xiàn)了秒級捕獲建鏈，建鏈成功率超過93%。

最大連續(xù)通信時(shí)長達(dá)到108秒，獲取數(shù)據(jù)量高達(dá)12.656TB。這些數(shù)據(jù)被成功處理為高質(zhì)量遙感影像，證明了激光通信鏈路的穩(wěn)定性和可靠性。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選在新疆塔縣的激光地面站，這是中國首個(gè)業(yè)務(wù)化運(yùn)行的星地激光通信地面站，自2024年9月建成以來，已承擔(dān)多項(xiàng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行任務(wù)。

技術(shù)挑戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)120Gbps星地激光通信面臨多重技術(shù)障礙。李亞林工程師形象地比喻：“若將星地激光通信比作在湍急的河流上架橋，10Gbps傳輸相當(dāng)于鋪設(shè)單車道橋梁，而120Gbps傳輸則相當(dāng)于建設(shè)多車道高速大橋”。

衛(wèi)星平臺(tái)的微振動(dòng)、大氣湍流擾動(dòng)等復(fù)雜因素給通信鏈路帶來了持續(xù)挑戰(zhàn)。特別是大氣湍流引起的高頻擾動(dòng)，對微弱激光信號的穩(wěn)定跟蹤與高效耦合構(gòu)成了直接威脅。

研究團(tuán)隊(duì)面臨三大技術(shù)難題：高頻率實(shí)時(shí)校正精度不足、超高速信號處理能力有限，以及非穩(wěn)態(tài)大氣信道高效傳輸難度大。

這些因素共同導(dǎo)致超高速星地激光通信鏈路難以快速建立、長時(shí)間穩(wěn)定維持和高效可靠傳輸。

關(guān)鍵技術(shù)突破

針對這些挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)通過多輪技術(shù)研究、反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與持續(xù)迭代優(yōu)化，成功突破了一系列核心技術(shù)瓶頸。

團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了強(qiáng)實(shí)時(shí)光學(xué)畸變校正算法，精準(zhǔn)抑制大氣湍流引起的高頻擾動(dòng)，確保微弱激光信號的穩(wěn)定跟蹤與高效耦合——這解決了信號“收得穩(wěn)”的問題。

通過深度應(yīng)用信號損傷補(bǔ)償技術(shù)，在數(shù)字域精準(zhǔn)消除高速率信號的非線性畸變，同時(shí)采用抗大氣湍流高效率激光通信空口協(xié)議，確保了數(shù)據(jù)的低誤碼率——這保障了信號“收得對”。

改進(jìn)非穩(wěn)態(tài)大氣信道自適應(yīng)傳輸控制策略，有效解決了快衰落信道下的數(shù)據(jù)吞吐瓶頸，最大化利用信道容量，保障了超高速率傳輸效率——這實(shí)現(xiàn)了信號“收得快” 。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備與合作

本次實(shí)驗(yàn)使用的塔縣激光地面站配備自主研制的500毫米口徑星地激光通信系統(tǒng)，這是中國在該領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星AIRSAT-02于2024年9月成功發(fā)射，由中科衛(wèi)星科技集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)研制。該衛(wèi)星的星地激光通信終端則由北京融為科技有限公司設(shè)計(jì)研制。

值得關(guān)注的是，這項(xiàng)120Gbps的突破是在衛(wèi)星硬件沒有任何變化的情況下，通過“在軌軟件重構(gòu)”實(shí)現(xiàn)的。這種方式充分挖掘了激光通信載荷的硬件潛能。

2025年1月，AIRSAT-02衛(wèi)星與塔縣激光地面站已經(jīng)成功完成了60Gbps星地激光通信實(shí)驗(yàn)，為本次突破奠定了基礎(chǔ)。

行業(yè)意義與應(yīng)用前景

隨著遙感衛(wèi)星、科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星等產(chǎn)生數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)微波通信的頻譜資源限制日益凸顯。星地激光通信技術(shù)被視為突破當(dāng)前星地通信速率瓶頸的必然選擇。

空天院所屬中國遙感衛(wèi)星地面站主任黃鵬指出，隨著激光通信地面站網(wǎng)布局的完善和技術(shù)指標(biāo)的迭代升級，星地激光通信有望徹底突破星地通信速率瓶頸。

這項(xiàng)技術(shù)未來可能成為銜接天基信息網(wǎng)絡(luò)和地面光纖網(wǎng)絡(luò)的骨干樞紐，助力構(gòu)建天地一體化融合的空間信息網(wǎng)絡(luò)體系。

對于普通用戶而言，這意味著更快速的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入、更及時(shí)的氣象和災(zāi)害預(yù)警，以及更豐富的遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用。在緊急救援、環(huán)境監(jiān)測和全球通信等領(lǐng)域，高速星地激光通信將發(fā)揮越來越重要的作用。

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當(dāng)AIRSAT-02衛(wèi)星再次飛越塔縣上空時(shí)，地面站的激光通信系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒。隨著天地鏈路瞬間建立，又一批海量遙感數(shù)據(jù)以120Gbps的速率開始傳輸。

黃鵬主任表示，隨著激光通信地面站網(wǎng)布局的完善，星地激光通信將成為銜接天基信息網(wǎng)絡(luò)和地面光纖網(wǎng)絡(luò)的骨干樞紐。未來某一天，全球任意地點(diǎn)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)都可能通過這道“激光橋梁”，瞬間抵達(dá)需要它的地方。