近日，中國(guó)科學(xué)院空間精密測(cè)量技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在空間激光通信捕獲建鏈方面取得新進(jìn)展并順利完成在軌驗(yàn)證，相關(guān)研究成果以O(shè)n－orbit Space Optical Communication Demonstration with 22s Acquisition Time為題，于2023年11月發(fā)表于美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)期刊《Optics Letters》。論文共同第一作者為光電跟蹤室特別研究助理王軒和韓俊鋒研究員，通訊作者為常志遠(yuǎn)。

空間激光鏈路組網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)空間激光通信的基本條件，如何在短時(shí)間內(nèi)快速、穩(wěn)定地捕獲建鏈?zhǔn)墙M網(wǎng)成功的關(guān)鍵，所以實(shí)現(xiàn)快速、大范圍光束捕獲和穩(wěn)定的高帶寬、高精度光束跟蹤成為了核心技術(shù)熱點(diǎn)。一般情況下，激光通信終端進(jìn)入軌道初期通常需要花費(fèi)大量時(shí)間完成同軸度在軌標(biāo)校工作。衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)確定誤差、軌道誤差、環(huán)境變化引發(fā)的結(jié)構(gòu)變形等原因會(huì)導(dǎo)致較大的不確定場(chǎng)（FOU），加之?dāng)?shù)十微弧度的光束發(fā)散角，這些因素都將使得在軌的激光捕獲變得極為棘手。

圖1 同軌星間激光通信試驗(yàn)示意圖

為了更快地完成在軌激光通信鏈路捕獲，研究團(tuán)隊(duì)提出一種利用激光通信終端星敏感器的安裝矩陣參數(shù)在軌快速尋優(yōu)方法。這種方法可以有效減小激光通信終端光軸和精密調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝位置由于衛(wèi)星入軌應(yīng)力釋放帶來(lái)的誤差。巧妙地通過(guò)校正安裝矩陣參數(shù)從而大幅度提升激光通信終端初始指向精度、減小不確定場(chǎng)范圍，從而提升激光通信終端在軌掃描捕獲概率，減少捕獲時(shí)間。

圖2 在軌捕獲建鏈實(shí)驗(yàn)結(jié)果

此項(xiàng)研究工作基于光電跟蹤室研究團(tuán)隊(duì)前期大量的理論積累和在軌實(shí)驗(yàn)研究，得到了中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持。