我國星地激光通信邁入“120Gbps”時代
1月30日,從中國科學院空天信息創新研究院(以下簡稱“空天院”)獲悉,中科衛星AIRSAT-02衛星與新疆塔縣激光地面站成功完成120吉比特每秒(Gbps)超高速星地激光通信業務化應用試驗。此次試驗不僅刷新了我國星地激光通信速率紀錄,更標志著我國在該領域從技術驗證邁向穩定、高效、可規模部署的業務化新階段。

空天院塔縣激光地面站
本次實驗在空天院新疆塔縣激光地面站完成,實驗衛星AIRSAT-02衛星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負責該衛星的星地激光通信終端設計與研制。
AIRSAT-02衛星于2024年9月發射入軌,2025年1月已成功實現60Gbps星地激光通信。
令人矚目的是,本次120Gbps的突破并非依賴新硬件升級,而是通過“在軌軟件重構”技術,在不改動衛星任何物理設備的前提下,深度挖掘現有激光通信載荷的性能極限,將星地激光通信碼速率從60Gbps大幅提升至120Gbps,并開展了大量業務化運行驗證工作。這一成果充分體現了我國在智能衛星系統設計與在軌自主優化能力上的領先水平。
試驗期間,星地鏈路實現秒級快速捕獲建鏈,成功率超過93%,最長連續通信時長達108秒,有效驗證了超高速率下鏈路穩定性和數據可靠性。
星地激光通信雖具備帶寬大、抗干擾強、保密性好等優勢,但其工程實現極為復雜。衛星高速運動、平臺微振動,加上大氣湍流對激光束的劇烈擾動,使得建立并維持一條穩定、高速的光通信鏈路如同“在狂風中穿針引線”。
空天院高級工程師李亞林形象比喻:“10Gbps像是在湍急河流上架單車道橋,而120Gbps則相當于建設多車道高速大橋——不僅要快速架通,還要確保各車道并行高效通行。”
為應對挑戰,科研團隊突破三大核心技術:一是研發高精度實時校正算法,有效抑制大氣湍流引起的光束漂移,實現“收得穩”;二是采用先進補償機制與低誤碼通信協議,顯著提升數據完整性,做到“收得對”;三是改進自適應傳輸策略“收得快”,最大化利用信道容量,保障了每秒120吉比特的極速傳輸。
隨著遙感、氣象、導航等天基系統產生的數據量呈指數級增長,傳統微波數傳鏈路已難以滿足實時回傳需求。120Gbps激光通信的業務化應用,將極大緩解衛星“數據下不來”的瓶頸,為災害應急響應、全球環境監測、智慧城市等應用場景提供分鐘級甚至秒級的遙感服務支撐。
空天院中國遙感衛星地面站主任黃鵬指出,此次成功試驗表明,星地激光通信已具備支撐未來海量空間數據傳輸的核心能力。隨著全國激光地面站網絡的逐步布設和技術持續迭代,激光通信有望成為連接天基星座與地面光纖網絡的“高速樞紐”,加速構建覆蓋全球、高效協同的天地一體化信息基礎設施。