【导读】激光技术的出现,像当年半导体晶体管对整个电子技术的作用一样,将对通信领域产生变革性的影响。不久的将来,将会出现一个光电“多兵种”联合通信时代。即光缆与现代常规的通信手段相互巧妙搭配,构成现代化的立体通信网。而未来的通信,将由光电联合通信过渡到光通信时代。到那时,现代的电话、电传、电视等传统电通信方式,将变成由大规模光集成的“光话”、“光报”、“光传”、“光视”等崭新的通信方式。总之,激光通信新颖奇特,前途无量,在未来的战争中必将大显神通。
激光通信技术:激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。按传输媒质的不同,可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。光纤通信是利用光纤传输光信号的通信方式。与传统微波通信相比,激光通信具有传输速率快、通信容量大、抗电磁干扰性能强、保密性高等优点,且其通信终端体积小、功耗低、实用性极高,继而引发各国研究热潮。
近年来,随着光纤通信的高速发展,给激光通信带来了明媚的春天,成为现代通信的“热门”领域。目前,美国、欧洲、日本等均在空间激光通信技术领域投入巨资进行相关技术研究和在轨试验,对空间激光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入地研究,不断推动空间激光通信技术迈向工程实用化。
中国
2017年4月12日,“实践十三号”在西昌卫星发射中心成功发射,该卫星采用了Ka 频段、激光通信和电推进等一系列新技术,通信总容量超过20兆比特/秒,从而超过了我国此前研制的所有通信卫星容量的总和,这标志我国卫星通信进入高通量时代。中国国家国防科技工业局副局长吴艳华表示,卫星激光通信实现创新跨越发展,是中国航天科技自主创新和军民融合发展的典范。本次试验任务达到预期效果,取得圆满成功,标志着中国在空间高速信息传输这一航天技术尖端领域走在世界前列,为后续天地一体化信息网络国家重大科技工程的实施奠定了坚实基础。
实践十三号
美国
美国早期开展的“激光通信演示系统”(OCD)、“转型卫星通信系统”(TSAT)等项目研究,为后期技术发展奠定了良好的技术基础。近年来,美国国家航空航天局(NASA)尤为重视空间激光通信技术发展,并将其作为重要优先事项,加速推进空间激光通信技术的发展和成熟,使近地任务和深空任务的空间通信更为高效,以解决未来空间飞行任务面临的海量数据传输问题。其中著名的项目有(1)、“月球激光通信演示验证”项目;(2)“激光通信中继演示验证”项目;(3)、“深空光学通信”项目;(4)“一体化射频与光学通信”项目。
欧洲
欧空局(ESA)早期实施的“半导体激光星间链路试验”(SILEX)等项目首次验证了低地球轨道(LEO)至地球同步轨道(GEO)的星间通信,项目取得的极大成功给了欧空局极大的信心。2008年底,欧空局决定在其“欧洲数据中继系统”(EDRS)中应用激光通信终端,以促进空间激光通信系统的研发和实施达到成熟阶段,并以商业模式运营。近年来,“欧洲数据中继系统”取得了一系列突破性进展,成为世界上首个商业化运营的高速率空间激光通信系统。欧空局计划在2020年扩展成为全球覆盖系统,形成以激光数据中继卫星与载荷为骨干的天基信息网,实现卫星、空中平台观测数据的近实时传输。
日本
日本主要采取国际合作的方式进行空间激光通信技术研究,早期开展的“地面轨道间激光通信演示验证”(GOLD)等项目取得了巨大的成功,实现了世界首次低轨卫星与地面站及移动光学地面站之间的激光通信试验。近年来,为保持空间激光通信技术方面的优势,日本开始向激光通信终端小型化、轻量化、低功耗方向发展。其中“空间光通信研究先进技术卫星”计划和“激光数据中继卫星”计划影响力较大。
激光通信的高速率和高安全性将不断满足航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求,在高速空间信息网络数据传输方面具有不可替代的作用,是国际科技竞争的重要战略高地,是未来空间通信的主要形态。
深入挖掘和利用空间激光通信蕴含的巨大应用价值,对增强当前空间信息传输的实时性、安全性以及未来深空探测意义重大。将来有可能演变成高速太空互联网,所以被认为“有潜力给太空通信带来革命性改变”。
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