【導讀】激光技術的出現,像當年半導體(ti) 晶體(ti) 管對整個(ge) 電子技術的作用一樣,將對通信領域產(chan) 生變革性的影響。不久的將來,將會(hui) 出現一個(ge) 光電“多兵種”聯合通信時代。即光纜與(yu) 現代常規的通信手段相互巧妙搭配,構成現代化的立體(ti) 通信網。而未來的通信,將由光電聯合通信過渡到光通信時代。到那時,現代的電話、電傳(chuan) 、電視等傳(chuan) 統電通信方式,將變成由大規模光集成的“光話”、“光報”、“光傳(chuan) ”、“光視”等嶄新的通信方式。總之,激光通信新穎奇特,前途無量,在未來的戰爭(zheng) 中必將大顯神通。
激光通信技術:激光通信是一種利用激光傳(chuan) 輸信息的通信方式。按傳(chuan) 輸媒質的不同,可分為(wei) 大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣作為(wei) 傳(chuan) 輸媒質的激光通信。光纖通信是利用光纖傳(chuan) 輸光信號的通信方式。與(yu) 傳(chuan) 統微波通信相比,激光通信具有傳(chuan) 輸速率快、通信容量大、抗電磁幹擾性能強、保密性高等優(you) 點,且其通信終端體(ti) 積小、功耗低、實用性極高,繼而引發各國研究熱潮。
近年來,隨著光纖通信的高速發展,給激光通信帶來了明媚的春天,成為(wei) 現代通信的“熱門”領域。目前,美國、歐洲、日本等均在空間激光通信技術領域投入巨資進行相關(guan) 技術研究和在軌試驗,對空間激光通信係統所涉及的各項關(guan) 鍵技術展開了全麵深入地研究,不斷推動空間激光通信技術邁向工程實用化。
中國
2017年4月12日,“實踐十三號”在西昌衛星發射中心成功發射,該衛星采用了Ka 頻段、激光通信和電推進等一係列新技術,通信總容量超過20兆比特/秒,從(cong) 而超過了我國此前研製的所有通信衛星容量的總和,這標誌我國衛星通信進入高通量時代。中國國家國防科技工業(ye) 局副局長吳豔華表示,衛星激光通信實現創新跨越發展,是中國航天科技自主創新和軍(jun) 民融合發展的典範。本次試驗任務達到預期效果,取得圓滿成功,標誌著中國在空間高速信息傳(chuan) 輸這一航天技術尖端領域走在世界前列,為(wei) 後續天地一體(ti) 化信息網絡國家重大科技工程的實施奠定了堅實基礎。
實踐十三號
美國
美國早期開展的“激光通信演示係統”(OCD)、“轉型衛星通信係統”(TSAT)等項目研究,為(wei) 後期技術發展奠定了良好的技術基礎。近年來,美國國家航空航天局(NASA)尤為(wei) 重視空間激光通信技術發展,並將其作為(wei) 重要優(you) 先事項,加速推進空間激光通信技術的發展和成熟,使近地任務和深空任務的空間通信更為(wei) 高效,以解決(jue) 未來空間飛行任務麵臨(lin) 的海量數據傳(chuan) 輸問題。其中著名的項目有(1)、“月球激光通信演示驗證”項目;(2)“激光通信中繼演示驗證”項目;(3)、“深空光學通信”項目;(4)“一體(ti) 化射頻與(yu) 光學通信”項目。
歐洲
歐空局(ESA)早期實施的“半導體(ti) 激光星間鏈路試驗”(SILEX)等項目首次驗證了低地球軌道(LEO)至地球同步軌道(GEO)的星間通信,項目取得的極大成功給了歐空局極大的信心。2008年底,歐空局決(jue) 定在其“歐洲數據中繼係統”(EDRS)中應用激光通信終端,以促進空間激光通信係統的研發和實施達到成熟階段,並以商業(ye) 模式運營。近年來,“歐洲數據中繼係統”取得了一係列突破性進展,成為(wei) 世界上首個(ge) 商業(ye) 化運營的高速率空間激光通信係統。歐空局計劃在2020年擴展成為(wei) 全球覆蓋係統,形成以激光數據中繼衛星與(yu) 載荷為(wei) 骨幹的天基信息網,實現衛星、空中平台觀測數據的近實時傳(chuan) 輸。
日本
日本主要采取國際合作的方式進行空間激光通信技術研究,早期開展的“地麵軌道間激光通信演示驗證”(GOLD)等項目取得了巨大的成功,實現了世界首次低軌衛星與(yu) 地麵站及移動光學地麵站之間的激光通信試驗。近年來,為(wei) 保持空間激光通信技術方麵的優(you) 勢,日本開始向激光通信終端小型化、輕量化、低功耗方向發展。其中“空間光通信研究先進技術衛星”計劃和“激光數據中繼衛星”計劃影響力較大。
激光通信的高速率和高安全性將不斷滿足航天活動對空間數據傳(chuan) 輸速率、傳(chuan) 輸量和實時性日益增長的需求,在高速空間信息網絡數據傳(chuan) 輸方麵具有不可替代的作用,是國際科技競爭(zheng) 的重要戰略高地,是未來空間通信的主要形態。
深入挖掘和利用空間激光通信蘊含的巨大應用價(jia) 值,對增強當前空間信息傳(chuan) 輸的實時性、安全性以及未來深空探測意義(yi) 重大。將來有可能演變成高速太空互聯網,所以被認為(wei) “有潛力給太空通信帶來革命性改變”。
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