在茫茫宇宙空間中，軌道上運行的衛(wèi)星之間如何相互通信?激光通信是近年來空間通信技術(shù)的重大變革。在衛(wèi)星激光通信領(lǐng)域，位于西安航天產(chǎn)業(yè)基地的航天科技集團(tuán)五院西安分院從零起步，致力于建設(shè)我國衛(wèi)星激光通信鏈路。近兩年，西安分院為多顆衛(wèi)星提供10余臺激光終端設(shè)備，使中國成為世界上首次驗證多種不同類型星間激光鏈路的國家。

空間激光通信是以激光為載波，以大氣或者自由空間為開放信道，在空間節(jié)點(例如衛(wèi)星之間)傳遞數(shù)據(jù)信息的通信技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，衛(wèi)星激光通信在國內(nèi)剛剛起步，全國只有少數(shù)單位進(jìn)行該領(lǐng)域的研究，其中工程研制單位只有五院西安分院一家。

“2008年，我來到西安分院，開始從事衛(wèi)星激光通信的工程研究工作。前3年，我?guī)ьI(lǐng)激光終端組5個人的隊伍，主攻星間激光鏈路演示驗證的基礎(chǔ)工程研究，從零開始，不斷完善人才隊伍、資金項目和技術(shù)能力。在只有80平方米大、由電子實驗室改造而成的實驗室里，我們建立起一套完整的生產(chǎn)儀器設(shè)備，使之初具生產(chǎn)條件?！蔽逶何靼卜衷杭す饨K端團(tuán)隊帶頭人幺周石介紹。在西安分院的大力支持下，經(jīng)過5年積累，激光終端實驗室聚集了20多位人才。與此同時，數(shù)年間持續(xù)投入，不斷補(bǔ)充儀器設(shè)備、改善研制條件，建設(shè)完成了一套激光通信光學(xué)實驗室，其空間尺寸、潔凈度、隔振度均滿足衛(wèi)星激光通信終端的開發(fā)需求。

在科研團(tuán)隊的不懈努力下，2017年，西安分院研制出第一臺可以搭載在高軌衛(wèi)星上的激光終端。近兩年，西安分院更是為多顆衛(wèi)星提供10余臺激光終端設(shè)備，使中國成為世界上首次驗證多種不同類型星間激光鏈路的國家。說起衛(wèi)星激光終端的技術(shù)突破，幺周石介紹：西安分院的激光終端擁有世界一流的光通信天線設(shè)計技術(shù)，為整個星間激光通信鏈路的高速率、高性能提供了基礎(chǔ)保障;西安分院擁有國內(nèi)先進(jìn)的星載終端光調(diào)制解調(diào)技術(shù);西安分院擁有世界頂尖的精密光電跟蹤技術(shù)，角度誤差比國際標(biāo)準(zhǔn)還要精密1個數(shù)量級。

據(jù)介紹，在可以預(yù)見的將來，衛(wèi)星激光鏈路的通信速率將由現(xiàn)在的Gbit/s向著Tbit/s發(fā)展，由現(xiàn)在的低軌、高軌衛(wèi)星向著月球、火星和深空延伸，由現(xiàn)在的點對點通信方式向著點對多點和多點靈活組網(wǎng)的方式不斷演進(jìn)。與此同時，隨著衛(wèi)星激光終端產(chǎn)品向著長壽命、高可靠性和低成本的方向發(fā)展，空間激光通信技術(shù)將在通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域迎來更廣泛的應(yīng)用。

“從近期發(fā)展看，衛(wèi)星激光鏈路可以支持各類飛機(jī)、偏遠(yuǎn)地區(qū)實現(xiàn)高速上網(wǎng)，進(jìn)一步服務(wù)‘一帶一路’建設(shè)。從中長期發(fā)展來看，以衛(wèi)星激光通信鏈路為太空高速信息公路、以光纖通信網(wǎng)絡(luò)和海底光纜為地面高速信息公路，配合5G通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，人類將實現(xiàn)天、空、地?zé)o處不在的高速泛在的網(wǎng)絡(luò)連接。”幺周石介紹。

目前，五院西安分院激光通信團(tuán)隊已達(dá)80多人，除了由設(shè)計師構(gòu)成的3個專業(yè)隊伍外，還包括裝調(diào)、測試、工藝人員，構(gòu)成了覆蓋激光終端設(shè)計研制、生產(chǎn)、測試的完整建制。西安分院衛(wèi)星激光終端團(tuán)隊的試驗場地達(dá)2000平方米，擁有數(shù)條完整的大型終端機(jī)生產(chǎn)線，可實現(xiàn)每年數(shù)十臺/套激光終端的交付能力。西安分院將著力發(fā)展空間通信衛(wèi)星組網(wǎng)，預(yù)計今年年底驗證組網(wǎng)。下一步，激光終端團(tuán)隊將瞄準(zhǔn)小型、低成本發(fā)展方向，力爭達(dá)到每年百余臺/套的交付能力，產(chǎn)品在軌服役壽命可達(dá)15年，由研制轉(zhuǎn)向批量化生產(chǎn)，進(jìn)一步建立起高速一體化的太空信息網(wǎng)絡(luò)，在太空架起一條條信息高速公路。