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中国“北斗”导航系统试验革命性激光通信技术

发布时间:2022-04-15 09:32:53

  不久前中国在“北斗”导航卫星与地面站之间进行了革命性的激光高速通信实验。高速链路激光通信网络比常规的无线电通信快一百万倍,可将数据实时传输到任何位置。参与研究的技术人员介绍说这种方法可以让卫星以每秒几千兆字节的速度向地面下传数据,而不是目前的千字节。“北斗”系统在实验中达到的通信性能仍然保密。

  本周一美国宇航局(NASA)宣布将恢复一项已推迟两年的研究项目,下月将发射一颗实验卫星进行类似的实验,该实验测试以每秒 2.8GB 的速率通过激光束传输数据。

  激光带宽可达每秒1TB(1,000GB)。据匿名研究人员称,激光通信不易被窃听,比微波更难干扰。激光设备更小更轻,可在卫星之间或与地面建立高速通信。“北斗”导航卫星网目前是世界上最大的全球卫星导航网络,在轨卫星数量超过 GPS。它提供定位和通信服务,具有广泛的民用和军事用途。

北斗激光传输

 中国科学院上周五表示,最新实验已表明“北斗”的激光信号可以在城市等颇富挑战性的环境中稳定通信,一般来说此类环境中有强烈的干扰,难以建立和维持远程光通信。中科院没有说明实验进行的具体时间点。

 激光通信地面站通常为固定的,需要复杂的设备,包括大型望远镜、光束跟踪和锁定装置以及信号处理设备。但中科院长春光机所的项目团队表示,技术人员们将所有东西都装进了一辆汽车。一些海外的太空科学家表示,这次实验的成功表明中国很有可能成为世界上第一个拥有覆盖全球激光通信网络的国家。

“这是一场革命”。

 激光通信卫星的想法诞生自 1960 年代,美国、日本和一些欧洲国家都曾进行了多项研究计划,但未能解决其中的一些关键课题,最核心的难题在大气层:空气分子可以吸收或反射光,导致到达地面站的光粒子太少。湍流也可使激光束扭曲或摇晃,以至于光信号太模糊而无法清晰接收,尤其是在人类活动密集的城市地区。

 中国在1990年代后期加入这场竞赛,启动了多项研究计划。近年来中国航天部门公布了多项计划,将大量小型通信卫星送入低地球轨道。

 据参与该计划的一些研究人员称,SpaceX的Starlink(一个为地球大部分地区提供互联网接入的卫星星座系统)的带宽限制在 200MB 左右,而中国的卫星网络将通过使用激光通信技术以更低的成本提供更高的通信速度.

 中国的航天产业蓬勃发展,越来越多种类多样的航天器不断进入太空,使用激光束将它们连接起来可以大大提高这一网络的运行速度和整体性能。如去年的一项研究结果表明,将卫星的原子钟与激光束同步可以将“北斗”导航系统的定位精度提高6到40倍。此外中国还考虑起草激光通信国际标准加强中国在该领域的领先地位。


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