8 月 26 日，中國科學院空間應用工程與(yu) 技術中心披露，依托運行在遠距離逆行軌道（DRO）的 DRO-A 衛星，中國科研團隊已在超過 40 萬(wan) 公裏的地月距離上建立雙向激光鏈路，並首次在軌驗證地月雙向高速激光通信能力。

此次試驗初步實現了上行 1.25Mbps、下行 100Mbps 的地月激光通信速率（注：上行指地麵向衛星發送數據，下行則指衛星向地麵回傳(chuan) 數據）。

這個(ge) 速率代表著未來月球探測器可以更快回傳(chuan) 高清影像和科學數據，載人登月任務也能獲得更高帶寬的天地通信；如果進一步發展成由地麵站、月球軌道中繼和月麵終端組成的網絡，它還可能成為(wei) 月球科研站和深空探測的通信基礎設施。

（來源：中國科學院空間應用工程與(yu) 技術中心）

這項任務屬於(yu) 中國科學院 A 類戰略性先導科技專(zhuan) 項“地月空間 DRO 探索研究”。中國科學院空間應用工程與(yu) 技術中心牽頭實施，之江實驗室、中國科學院雲(yun) 南天文台、中國科學院上海微係統與(yu) 信息技術研究所等參與(yu) 。其中，空間應用中心承擔星載激光通信處理機和地麵站單光子通信係統研製，之江實驗室負責星載光機係統，雲(yun) 南天文台研製建設地麵站光學及跟蹤係統，上海微係統所則提供超導單光子陣列探測器。

嚴(yan) 格來說，這裏的“地月通信”並不是指地麵與(yu) 月麵終端之間直接通信，而是指發生在地月尺度上的通信鏈路。此次試驗的另一端，是運行在地月空間遠距離逆行軌道（DRO）上的 DRO-A 衛星。

DRO 是地月空間中一類特殊的周期軌道，具有低能進入、長期穩定運行等特點。DRO-A/B 於(yu) 2024 年發射後，曾因上麵級異常未能直接進入預定軌道，科研團隊隨後通過多次軌道機動，將雙星送入 DRO。此後，DRO-A/B 又與(yu) 近地軌道上的 DRO-L 建立星間測量通信鏈路，組成了基於(yu) DRO 的地月空間三星星座。

（來源：中國科學院空間應用工程與(yu) 技術中心）

如果隻看此次實現的 100Mbps 下行速率，這個(ge) 數字並不算特別高。早在 2023 年，中國科學院空天信息創新研究院就曾利用“吉林一號”衛星完成 10Gbps 星地激光高速通信實驗。

但此次，中國團隊突破了一個(ge) 巨大困難：距離。當通信鏈路從(cong) 幾百、幾千公裏的近地空間延伸到 40 萬(wan) 公裏量級後，很多原本可控的問題都會(hui) 被成倍放大。激光在長距離傳(chuan) 播過程中不斷擴散，到達接收端時，有效信號已經極其微弱；與(yu) 此同時，激光束本身又非常窄，發射角度哪怕隻出現很小偏差，到了數十萬(wan) 公裏之外，也可能偏離目標數公裏。

因此，這次試驗真正要解決(jue) 的，是在地月尺度上同時做到三件事：對得準、收得到，還要傳(chuan) 得快。

首先是“對得準”。與(yu) 覆蓋範圍更寬的微波相比，激光通信依靠極窄的光束提高能量利用效率，所以它對指向精度更加敏感。科研團隊為(wei) 此設計了一套適用於(yu) 超遠距離和極微弱信號條件的雙向捕獲跟蹤方案。

衛星軌道誤差、望遠鏡安裝和形變、大氣折射，甚至激光從(cong) 空間端飛到地麵所需要的時間，都會(hui) 影響最終的瞄準結果。科研人員需要把這些因素全部納入計算和校準，讓衛星和地麵望遠鏡在持續運動中仍能保持高精度對準。

解決(jue) 瞄準之後，第二個(ge) 問題是“收得到”。激光傳(chuan) 播超過 40 萬(wan) 公裏後，抵達地麵的有效信號已經弱到單光子量級。與(yu) 此同時，月光、星光、城市燈光以及大氣散射都會(hui) 形成背景噪聲。對於(yu) 接收係統來說，困難的是如何從(cong) 大量無關(guan) 光子中識別出真正攜帶通信信息的那一部分。

為(wei) 此，科研團隊采用了高速超導單光子探測技術，並結合高靈敏度通信信號處理算法，在極低信噪比環境下提取有效信號。單光子探測也是當前深空激光通信的重要技術路線。NASA 此前開展深空光通信試驗時，同樣使用過超導光子探測器，接收經過超長距離傳(chuan) 輸後已經極其微弱的激光信號。

最後，針對“傳(chuan) 得快”的速度問題。公開信息顯示，團隊突破了皮秒級時間識別的大帶寬通信處理技術，並采用高階脈衝(chong) 位置調製和強糾錯編碼，在極低信噪比條件下兼顧傳(chuan) 輸速率與(yu) 誤碼率。

最終，這套係統初步實現了 1.25Mbps 上行和 100Mbps 下行。這個(ge) 速率已經足以明顯提升月球科學數據的回傳(chuan) 效率。科研團隊舉(ju) 例稱，一幅 8K 月麵高清圖像，如果使用 5Mbps 級傳(chuan) 統微波鏈路下傳(chuan) ，大約需要 4 至 5 分鍾；如果換成百 Mbps 級激光通信，時間可以縮短到約 12 秒。

國際上，NASA 在 2013 年就通過 LADEE 月球探測器完成了月球距離的雙向激光通信驗證，目前也在 LunaNet 規劃中繼續推進月球通信與(yu) 導航網絡建設。此次中國團隊的突破，則意味著中國首次在軌驗證了地月雙向高速激光通信能力，並打通了超遠距離捕獲跟蹤、單光子探測、極弱信號處理和高速數據傳(chuan) 輸等一係列關(guan) 鍵技術環節。

這些技術未來可進一步服務於(yu) 載人登月、月球科研站和深空探測。隨著月球任務產(chan) 生的數據越來越多，地月之間也需要更大容量、更高效率的通信鏈路。此次超過 40 萬(wan) 公裏的試驗，中國已經把高速激光通信從(cong) 近地軌道進一步延伸到了地月空間，也為(wei) 未來建立更穩定、更高帶寬的地月通信網絡邁出了關(guan) 鍵一步。