我国行云二号卫星成功验证星间激光链路技术

导读:星间激光通信是星座组网的核心技术之一。相比传统的微波通信,空间激光通信以其大通信容量、小体积、高保密性等优点,成为星间组网的首选方案。空间激光通信,是以加载电信号在自由空间中进行数据传输的一种通信方式。

    8月13日,从鄂企中国航天三江集团有限公司所属航天行云科技有限公司获悉,近日,“行云二号”01星、02星之间实现建链流程完整、遥测状态稳定的双向通信,标志着“行云二号”卫星搭载的激光通信载荷技术得到成功验证,我国卫星物联网星座实现星间激光通信零的突破。


行云二号01、02星激光通信模拟图

  据介绍,星间激光通信是一种利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递的通信方式,具有传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、质量轻、功耗低等优势,可大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖,从而减少地面信关站的建设数量和建设成本,扩大覆盖区域、实现全球测控。据悉,“行云二号”01星、02星的激光通信载荷质量6.5千克,在轨功耗80瓦,是国内最小的星间激光通信载荷。


激光通信载荷模拟图(图片由行云公司提供)

  “行云二号”01星、02星由行云公司抓总研制,是天基物联网(行云工程)的首发星,于今年5月12日成功发射入轨,随即展开一系列在轨技术验证及行业示范应用测试。截至目前,所有核心技术均得到验证。

  苍茫宇宙,遥遥万里,如何在卫星之间建立高速率通信链路?中国航天科工二院25所基于虹云工程星间高速通信需求,突破多项关键技术,研制的高性能星间激光通信终端,通过对高指向性激光的控制、收发和调制,可以在高速运动的卫星平台上实现激光通信链路的建立和保持,进而实现远距离星间高速通信。8月初,经实验室动态和静态等多项性能测试,各项指标满足方案设计要求。

  当前,基于低轨道卫星星座的宽带通信网络已成为下一代通信技术的主要形态,星间激光通信是星座组网的核心技术之一。相比传统的微波通信,空间激光通信以其大通信容量、小体积、高保密性等优点,成为星间组网的首选方案。空间激光通信,是以加载电信号在自由空间中进行数据传输的一种通信方式。由于激光光束的频率范围高、波长小,因此空间激光通信可以在设备体积较小的情况下,实现极大的传输带宽。以25所研制的终端为例,空间激光通信可以实现每秒传输1部高清电影;同时激光波束窄、方向性极强,用激光作为载波进行数据的发射与接收,具有很强的抗截获能力和抗电磁干扰能力。

  产品研制技术难度最大的,是被称为太空中“针尖对麦芒”的波束对准。在几千公里距离的复杂空间环境中,两个高速运动的卫星平台之间实现千分之一度光束地对准、保持和通信,对产品的各项性能提出了很高的要求。自2018年开始,研制团队充分发挥25所在算法、光学、空间工程等多方面技术优势,针对星间激光通信中光束的捕获跟踪算法及热控、空间环境适应性等关键技术开展了技术攻关,并在各专业研究室的大力支持下,最终取得突破。

  基于当前的技术积累,25所激光通信团队正在开展星间激光通信终端的迭代设计攻关。新一代产品在通信速率、重量功耗等方面有极大提升,是未来大规模星座建设的重要支撑。

  在未来更遥远的深空探测中,激光通信更是目前最理想的通信手段。采用激光的方案,可以实现地月直连通信链路以及地火直连通信链路,待在家中,就能看到中国的深空探测器“现场直播”。

  目前,星间激光链路技术已成为全球卫星通信系统发展的关键技术。公开资料显示,全球中低轨道星座项目中,仅有美国的Starlink星座、LeoSat星座提出采用星间激光链路实现空间组网的计划。行云公司抓总研制的星间激光通信载荷,打通了国内卫星物联网星座间信息传输的瓶颈制约。

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