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實驗獲取的首批遙感影像（吉林一號MF02A04星下傳）。空天院供圖
本報訊（記者高雅麗）近日，中國科學院空天信息創新研究院（以下簡稱空天院）利用自主研制成功的500毫米口徑激光通信地面系統與吉林一號MF02A04星開展星地激光通信實驗，通信速率達到10Gbps（每秒10G比特），所獲取的衛星載荷數據質量良好，可滿足高標準業務化應用需求。本次實驗的成功標志著我國已實現星地激光高速通信的工程應用，星地通信速率由Gbps邁入10Gbps時代。
空天院激光地面系統技術負責人、高級工程師李亞林介紹，當前星地通信主要采用微波技術，但微波頻段資源有限，常用的X頻段僅有375兆赫，近年來開始應用的Ka頻段也只有1.5吉赫，難以滿足星地海量數據傳輸需求。與微波相比，激光頻譜資源極其豐富，帶寬可達數百吉赫。
“如果將頻段比作道路，那么X頻段是單車道、Ka頻段是四車道，而激光可容納成百甚至上千車道。利用激光通信每秒可傳輸1部高清電影，相較于現有的微波通信速率高出1~2個量級（十倍到近千倍）。”李亞林說。
同時，由于激光的發散角很小、能量高度集中，使激光地面系統接收到的功率密度高，衛星能夠“輕裝上陣”，以遠小于微波通信載荷的體積、重量和功耗實現超高速率的通信。此外，激光具有很強的抗電磁干擾能力，用激光作為載波進行數據的發射與接收，能夠顯著提高星地通信的安全性。
星地激光通信技術難度高，空天院聯合中國科學院光電所、北京融為科技有限公司，先后突破了大氣信道預測及任務規劃調度、激光信號的快速捕獲建鏈和自適應光學校正、復雜大氣條件下的無誤碼傳輸等一系列關鍵技術，在本次星地激光通信實驗中按照業務化應用標準，成功完成了星地協同任務規劃等業務流程，實現了在非穩態信道下的星地激光高速、高可靠通信。
中國科學院院士、空天院院長吳一戎表示，目前我國遙感衛星探測獲取的海量數據無法及時落地的問題十分突出，嚴重影響了衛星應用效能發揮。在充分利用現有微波地面站的基礎上，積極布局國家衛星激光通信地面站網，“激光+微波”組合運行模式有望徹底解決我國星地通信瓶頸問題。
《中國科學報》 (2023-06-29 第1版 要聞)
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