星链激光通信技术最新发展；我国卫星激光通信进入高速发展阶段
*光通信概述
随着航天任务和业务需求变得越来越复杂，卫星网络需要收集并传输到地球的数据量正在迅速增加。传统射频(RF)通信在带宽、频率、仪器尺寸等方面具有局限性。因此，现在各国都正在开发光通信来解决当前射频系统的传输问题。
*光通信优势
更快：更高的数据速率链路将使任务数据能够使用更短的接触时间下载，从而使用更少的星载航天器电源，并需要更少的中继终端和地面站点来支持任务。
安全：光通信终端使用比射频系统更窄的波束宽度。它们提供更小的照明“足迹”，通过大幅减少可拦截/接收通信链路的地理区域来提高安全性。
更轻：光通信飞行终端减少了用户的尺寸、重量和功耗，因为它们比传统的射频通信设备更小、更轻并且需要更少的功率。
灵活：光通信开启了建造位于任务地点或数据中心的低成本地面部分（用于近地任务）的可能性，通过降低地面数据传输成本和整合某些任务操作功能来降低成本。
*光通信挑战
精确对准：与无线电通信不同的是，无线电通信可以通过信号覆盖目标区域的宽波束发送，而光通信则以直接指向接收器的相对较窄的波束发送。当从数千或数百万英里之外进行广播时，光通信望远镜的指向必须极其精确。即使是零点几度的偏差也会导致激光完全偏离目标。
大气干扰：地球的大气层会干扰光通信，云和雾会中断激光。解决方案是建立多个地面站，这些地面站是地球上接收红外波的望远镜。如果某一站天气多云，电波可以被重定向到另一个地面站。有了更多的地面站，网络在恶劣天气下可以更加灵活。其他方法，例如延迟/中断容忍网络和卫星阵列，以帮助应对来自大气手段的挑战。
Starlink激光通信最新进展（主要是星间）
SpaceX 工程师 Travis Brashears 在近日旧金山举行的 SPIE Photonics West（一场致力于光学和光技术突破的活动）上发表讲话，分享了一些有关 Starlink 从太空高效传输互联网的能力的有趣细节。
·星链的主要互联网服务主要利用无线电波连接为客户提供陆基通信。同时，利用激光连接在相距超过5400公里（3355英里）的卫星之间传输数据。
·激光器用光形成了一个网状网络。
·Brashears展示了一张幻灯片，描述了激光系统如何通过大约七个不同的路径将数据传输到南极洲的星链天线。“我们可以在几毫秒内动态更改这些路线。因此，只要我们有到达地面[站点]的路径，就可以获得99.99% 的正常运行时间。这就是为什么在地面上部署尽可能多的节点非常重要。”
图源：SpaceX
·激光系统减少了延迟并提高了全球覆盖范围，并且可以保持 100 Gbps 的稳定连接。
· SpaceX 的卫星群每天产生约 266,141 个激光连接，但有些连接可以持续数周，并达到 200 Gbps 的峰值数据传输速度。
·通过 9,000 个激光器，星链每秒可以传输 5.6 TB 的数据。一天之内，Starlink 激光在卫星之间发射的数据量超过 42 PB。这相当于 2800 万小时的 1080p 高清视频。
·星链卫星上使用的激光系统是基于第三代设计的。不过，这项技术最近已升级到第四代，这将加速卫星生产并降低成本。该公司还在致力于可持续发展业务，设计所有组件，使其不会堵塞近地轨道，从而完全烧毁当进入行星大气层时。
· 激光通信的绝对速度对于 SpaceX 或任何需要传输大量数据的航天器来说是一个主要优势。事实证明，激光器是实现真正的全球覆盖的关键因素。
图源：PCMag / Michael Kan
NASA激光通信（主要是星地）
随着科学仪器不断发展以捕获 4K 视频等高清数据，任务将需要快速的方式将信息传输到地球。借助激光通信，NASA 可以显着加速数据传输过程并实现更多发现。光学或激光通信将比当前的射频系统传输回地球的数据多 10 到 100 倍。
图源：NASA/Dave Ryan
光通信系统非常适合执行任务，因为它们需要较小的体积、重量和功率。更少的质量意味着更多的科学仪器空间，更少的功率意味着更少的航天器动力系统消耗。
图：NASA的激光通信中继演示仪器
图：TBIRD从近地轨道将数据下行传输到地球
使用当前的射频系统将完整的火星地图传回地球大约需要九周的时间。如果使用激光，大约需要九天。
我国激光通信最新活动
1、长光卫星科研团队利用自主研制的“吉林一号”平台02A01星、平台02A02星，开展了我国首次星间激光100千兆比特每秒超高速高分辨遥感影像传输试验并取得成功。截至2024年1月10日，长光卫星先后完成了10千兆比特每秒及100千兆比特每秒速率的星间高速激光通信测试，稳定建链期间通信误码率为0，并将星间传输的高分辨遥感影像进行了成功下传，标志着我国首次实现星间激光100千兆比特每秒超高速高分辨遥感影像传输。
2、2024年2月3日11时06分，由哈尔滨工业大学（威海）牵头研制的通遥一体化卫星系统“威海壹号”01/02星搭乘捷龙三号运载火箭在广东阳江附近海域点火升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。星上搭载星地/星间激光通信、高分辨率可见光相机等载荷，通过多源信息融合和人工智能识别技术，能够实现对海上目标的有效探测和识别。可将星地激光通信速率提升至40Gbps。
3、2024年2月3日，由国内激光通信企业氦星光联自主研发的我国首个民营自主可控的超高速星地双向激光通信终端在广东阳江海域搭载捷龙三号火箭顺利升空。该款通信终端为按星间建造规范研制的星地星间通用产品，关键性能符合卫星互联网技术标准。支持同轨/异轨卫星组网应用，2.5G/5G/10G三档传输速率可调，可满足多用户需求，并具备全天候复合场景适应性。建链时间15秒、传输速率10Gbps、链接精度4微弧度，各项关键指标均为我国星地激光链路试验领先水平。
**以上图文素材来源于网络公开渠道,如有侵权,请及时告知,联系删除!