【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院空天信息創新研究院(空天院)成功開展超百G星地激光通信業務化應用實驗，通信速率達到120吉比特每秒(Gbps)。實驗結果表明，通信鏈路穩定、下傳數據質量優良，這是該團隊繼2023年10Gbps、2025年60Gbps之后取得的又一重大突破，標志著我國星地激光通信業務化應用能力邁上一個新臺階。
本次實驗利用空天院塔縣激光地面站自主研制500mm口徑星地激光通信系統與中科衛星AIRSAT-02衛星，在衛星硬件沒有任何變化的情況下，通過衛星在軌軟件重構，充分挖掘利用激光通信載荷的硬件潛能，將衛星激光通信載荷的能力從60Gbps提升至120Gbps。這不僅刷新了國內星地激光通信傳輸速率紀錄，而且解決了超高速星地激光通信鏈路難以快速建立、長時間穩定維持和高效可靠傳輸的難題。實驗期間，星地之間成功實現了秒級捕獲建鏈，建鏈成功率超過93%，最大連續通信時長108秒，獲取數據量達到12.656Tb，并成功處理出高質量遙感影像。
團隊技術負責人、空天院高級工程師李亞林介紹，星地激光通信已成為實現海量數據星地超高速傳輸的最優解決方案。但受衛星平臺微振動、大氣湍流擾動等多重復雜因素影響，該技術的應用效能面臨諸多關鍵挑戰，包括高頻實時校正精度不足、超高速信號處理能力有限、非穩態大氣信道高效傳輸難度大等問題。“若將星地激光通信比作在湍急的河流上架橋，10Gbps傳輸相當于鋪設單車道橋梁，結構相對簡單；而120Gbps傳輸則相當于建設多車道高速大橋，不僅要求架設速度快以實現快速連接，更要在多車道并行下保障極高的通行效率，其工程實現難度呈幾何級增長。”李亞林解釋。對此，團隊聚力開展技術攻關，歷經多輪技術研究、反復實驗驗證與持續迭代優化，成功突破一系列核心技術瓶頸。
一是讓信號“收得穩”：通過優化強實時光學畸變校正算法，精準抑制大氣湍流引起的高頻擾動，確保了微弱激光信號的穩定跟蹤與高效耦合。二是讓信號“收得對”：深度應用信號損傷補償技術，在數字域精準消除高速率信號的非線性畸變，同時通過抗大氣湍流高效率激光通信空口協議，確保了數據的低誤碼率。三是讓信號“收得快”：改進非穩態大氣信道自適應傳輸控制策略，有效解決了快衰落信道下的數據吞吐瓶頸，最大化利用信道容量，保障了超高速率傳輸效率。通過一系列關鍵技術攻關與突破，鏈路穩定性和通信可用度得以大幅提升，確保了120Gbps星地激光通信實驗的順利實施與圓滿成功。
參與本次實驗的空天院塔縣激光地面站是我國首個業務化運行的星地激光通信地面站，自2024年9月建成以來已承擔多項業務化運行任務，通信速率與傳輸效率持續提升。實驗衛星AIRSAT-02由中科衛星科技集團有限公司負責研制，北京融為科技有限公司則負責該衛星的星地激光通信終端設計與研制。該衛星于2024年9月成功發射，2025年1月與塔縣激光地面站成功完成了60Gbps星地激光通信實驗，此后與空天院共同開展了一系列的衛星在軌軟件重構、星地激光通信實驗以及業務化運行驗證工作。
空天院所屬中國遙感衛星地面站主任、正高級工程師黃鵬介紹，傳統微波通信目前仍是星地通信領域的主流技術，具有成熟穩定、環境適應性強的顯著優勢。但隨著海量空天數據的高速回傳需求快速增長，微波通信頻譜資源對星地傳輸帶寬的限制問題日益凸顯，發展星地激光通信技術是突破當前星地通信速率瓶頸的必然選擇。黃鵬表示，持續的業務化運行驗證表明，星地激光通信已具備承載未來海量空間數據下傳所需的核心技術條件和能力。隨著激光通信地面站網布局的完善、技術指標的迭代升級，星地激光通信將有望徹底突破星地通信速率瓶頸，成為銜接天基信息網絡和地面光纖網絡的骨干樞紐，助力構建天地一體化融合的空間信息網絡體系。
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