隨著(zhu)數(shu)以千(qian)計的衛星(xing)被送入(ru)軌道，衛星(xing)激(ji)光通信(xin)(xin)(xin)技(ji)(ji)術日益受(shou)到重視(shi)，被視(shi)為一(yi)項(xiang)關鍵使能技(ji)(ji)術。業界認為其結合了無線(xian)電通信(xin)(xin)(xin)和(he)光纖(xian)通信(xin)(xin)(xin)的優點，具有(you)帶(dai)寬高、傳輸快速便捷以及(ji)成本(ben)低等(deng)優勢，是解決信(xin)(xin)(xin)息傳輸“最后一(yi)千(qian)米”的最佳選擇。
近年來，我(wo)國衛(wei)(wei)星(xing)激光通(tong)信迎來快速發展：一(yi)方面(mian)，衛(wei)(wei)星(xing)激光通(tong)信試驗取得重大突破。2020年，“實踐二十(shi)號(hao)”衛(wei)(wei)星(xing)與(yu)麗江(jiang)地面(mian)站(zhan)成功建立激光通(tong)信鏈路，實現從衛(wei)(wei)星(xing)到地面(mian)站(zhan)最高(gao)10Gbps的下(xia)行傳輸速率，其他關(guan)鍵指標也已經對齊國際(ji)先進標準(zhun)。
另一(yi)方面，資(zi)本(ben)市場(chang)對(dui)衛星(xing)激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)的(de)商業(ye)化(hua)前景看好。以衛星(xing)激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)企(qi)業(ye)「氦(hai)星(xing)光(guang)聯」為例(li)，2023年4月，公(gong)司完成由永徽(hui)資(zi)本(ben)領投(tou)(tou)(tou)，紫金港資(zi)本(ben)、創(chuang)享投(tou)(tou)(tou)資(zi)、嘉興黑盒以及(ji)老股東(dong)東(dong)證創(chuang)新、杭州岙華聯合投(tou)(tou)(tou)資(zi)的(de)第五輪(lun)(lun)融資(zi)。公(gong)司已實現通(tong)信(xin)單元的(de)在軌(gui)驗證。本(ben)輪(lun)(lun)融資(zi)距上一(yi)輪(lun)(lun)僅6個月，反映了一(yi)級(ji)市場(chang)對(dui)該項目和技術(shu)的(de)認可。
什么是(shi)衛星激光通(tong)信？
衛星的通(tong)(tong)信(xin)方式(shi)主(zhu)要(yao)可(ke)分為2種：使用電磁波進行通(tong)(tong)信(xin)，以及使用光(guang)進行通(tong)(tong)信(xin)。進一步細分，又(you)可(ke)分為微波通(tong)(tong)信(xin)、太(tai)赫茲(zi)通(tong)(tong)信(xin)、激光(guang)通(tong)(tong)信(xin)和量子通(tong)(tong)信(xin)。
其(qi)中，太(tai)赫茲和(he)量子(zi)通信或(huo)者相關技(ji)術(shu)仍不(bu)完(wan)善，或(huo)者器件的成(cheng)熟度還未(wei)達到可工(gong)業使(shi)用(yong)(yong)的要求，目前距應用(yong)(yong)仍有較大距離。
目前最成熟(shu)的通(tong)信(xin)(xin)方式是(shi)微波(bo)通(tong)信(xin)(xin)。微波(bo)通(tong)信(xin)(xin)在器件、算法(fa)等各方面的發展都已經較為成熟(shu)。但(dan)同時，微波(bo)通(tong)信(xin)(xin)也存(cun)在一些不(bu)足之處。一是(shi)長距(ju)離傳輸(shu)需要較高的功(gong)耗(hao)，傳輸(shu)速(su)率也會(hui)受(shou)到限制。二(er)是(shi)由于星(xing)際環境復雜多變，微波(bo)通(tong)信(xin)(xin)需要申請特定的頻段，避免與相鄰衛(wei)星(xing)通(tong)信(xin)(xin)頻率重(zhong)疊，以防止信(xin)(xin)號干擾。
相對而言，激光通信技術日(ri)益成熟，在星(xing)間(jian)通信中的使用逐步(bu)增(zeng)多。激光通信受益于地面的光纖通信對產業鏈的催化，其(qi)優勢為傳輸速率高(gao)、無頻段限制，且對其(qi)他任(ren)何星(xing)間(jian)通信不會造成干擾。
衛(wei)星(xing)(xing)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)是(shi)利用(yong)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)作為信(xin)號載(zai)波，將語音和數(shu)據等信(xin)息調制到激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)上(shang)進行傳(chuan)輸(shu)的(de)(de)方(fang)式(shi)。區(qu)別于(yu)微(wei)波通(tong)(tong)信(xin)，激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)束在(zai)空(kong)(kong)間(jian)中充當信(xin)息的(de)(de)傳(chuan)輸(shu)載(zai)體。按照激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)傳(chuan)輸(shu)環(huan)境的(de)(de)不同，衛(wei)星(xing)(xing)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)分(fen)為兩類：一是(shi)真空(kong)(kong)環(huan)境下的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)，即星(xing)(xing)間(jian)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)，主(zhu)要(yao)應用(yong)于(yu)真空(kong)(kong)環(huan)境中的(de)(de)設備，如衛(wei)星(xing)(xing)與衛(wei)星(xing)(xing)、飛(fei)(fei)船、空(kong)(kong)間(jian)站等之間(jian)的(de)(de)通(tong)(tong)信(xin)；二(er)是(shi)在(zai)大氣(qi)環(huan)境下進行的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)，即星(xing)(xing)地(di)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)，這種通(tong)(tong)信(xin)技術應用(yong)比(bi)較廣(guang)泛，如用(yong)于(yu)衛(wei)星(xing)(xing)與地(di)面、海上(shang)用(yong)戶及空(kong)(kong)中飛(fei)(fei)行器的(de)(de)連接等。
衛星激光通信的核心技(ji)術要素包括關鍵組件(jian)、通信體制和(he)對準捕(bu)獲方式。
其關鍵組件包(bao)括激光(guang)(guang)發射器(qi)、發射光(guang)(guang)學鏡頭、接收(shou)光(guang)(guang)學鏡頭、激光(guang)(guang)接收(shou)器(qi)、控制硬(ying)件等。
空間激(ji)光通(tong)(tong)信(xin)共有兩種最(zui)常用的通(tong)(tong)信(xin)體(ti)制：相(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信(xin)和非(fei)相(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信(xin)。目前，相(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信(xin)和非(fei)相(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信(xin)都已在國(guo)際上完(wan)成在軌關鍵技(ji)術驗(yan)證，并開始了大規模的組網建設(she)部署(shu)。相(xiang)比之下，在工程應用場(chang)景(jing)中，相(xiang)干(gan)(gan)體(ti)制適用于(yu)鏈(lian)路(lu)(lu)距(ju)離(li)較遠且速(su)率較高的情況(kuang)，而非(fei)相(xiang)干(gan)(gan)體(ti)制則適用于(yu)鏈(lian)路(lu)(lu)距(ju)離(li)較近且速(su)率較低的情況(kuang)。
對(dui)準捕(bu)獲(huo)方(fang)式(shi)包括信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)和非信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)兩種。“信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)+信號光(guang)(guang)(guang)”捕(bu)獲(huo)方(fang)案(an)是(shi)指激光(guang)(guang)(guang)通(tong)信終端使(shi)用單(dan)獨的信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)。通(tong)過使(shi)用較寬的信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)束按照一(yi)定的掃(sao)描方(fang)式(shi)對(dui)不確(que)定區域進行(xing)掃(sao)描。終端使(shi)用大視場(chang)的捕(bu)獲(huo)探(tan)(tan)測器來監測接收信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)的質(zhi)心位置，以實(shi)現對(dui)信標(biao)(biao)光(guang)(guang)(guang)的捕(bu)獲(huo)和跟(gen)(gen)蹤，進而將(jiang)信號光(guang)(guang)(guang)引(yin)導(dao)至跟(gen)(gen)蹤探(tan)(tan)測器接收視場(chang)，進行(xing)精確(que)跟(gen)(gen)蹤，最終實(shi)現激光(guang)(guang)(guang)建(jian)立通(tong)信鏈路。
“非信(xin)標光(guang)(guang)”捕獲方案(an)則是指在工作過程中不使用(yong)(yong)信(xin)標光(guang)(guang)，直接使用(yong)(yong)信(xin)號光(guang)(guang)進(jin)行(xing)(xing)掃描(miao)，并(bing)通(tong)過對信(xin)號光(guang)(guang)進(jin)行(xing)(xing)分光(guang)(guang)，實現光(guang)(guang)通(tong)信(xin)終端之(zhi)間的捕獲和跟(gen)蹤功能。
非(fei)信標光對準(zhun)示意圖
來源(yuan)：武鳳(feng)等(deng)《基于空間(jian)成像的衛星光通信雙向捕獲技術》
衛(wei)星激光通(tong)信(xin)的技術優勢和亟待(dai)突破的瓶頸
優勢(shi)方面，衛星激(ji)光通信采用高頻率激(ji)光作為載(zai)體，具有以下(xia)特(te)點：
通(tong)信速(su)率(lv)高(gao)：傳統微波(bo)(bo)通(tong)信載(zai)波(bo)(bo)頻率(lv)在幾GHz到幾十GHz范(fan)圍內(nei)，而(er)激光載(zai)波(bo)(bo)頻率(lv)具(ju)有(you)數(shu)百(bai)THz量(liang)級(ji)，比微波(bo)(bo)高(gao) 3~5個數(shu)量(liang)級(ji)，可(ke)攜(xie)帶更多信息(xi)，加(jia)上波(bo)(bo)分復(fu)用(yong)等手段，未來可(ke)以以Tbps速(su)率(lv)傳輸信息(xi)。
抗(kang)干(gan)(gan)擾能力(li)強：激光具有較窄的發(fa)散角，指向(xiang)性好(hao)，沒有衛星電磁頻譜(pu)資源限制(zhi)約(yue)束（因此無需申請空間頻率使用許可證(zheng)），通信過程中(zhong)不易受外界干(gan)(gan)擾，抗(kang)干(gan)(gan)擾能力(li)強。
保密性(xing)(xing)好：衛星激(ji)光(guang)通信波(bo)譜(pu)使用0.8~1.55μm波(bo)段，屬于不可見光(guang)，通信時不易(yi)被發(fa)(fa)現。而(er)激(ji)光(guang)發(fa)(fa)散(san)角小，束(shu)寬極窄，在空間中不易(yi)被捕獲，保證了激(ji)光(guang)通信所需的安全性(xing)(xing)和可靠性(xing)(xing)。
輕(qing)量化：激光波長比(bi)微(wei)波波長小3~5個數量級，激光通信(xin)(xin)系統所(suo)需的(de)收發光學天線、發射與接收部件等器(qi)件與微(wei)波所(suo)需器(qi)件相比(bi)，尺寸小，重量輕(qing)，可滿足(zu)空(kong)間衛星通信(xin)(xin)對星上有效載荷小型(xing)化、輕(qing)量化、低功(gong)耗的(de)要(yao)求。
節省(sheng)建設(she)成(cheng)本(ben)：通過激光通信建立星間激光鏈路，可以有效減少地(di)面信關站(zhan)的(de)建設(she)需求；同(tong)時有助(zhu)于數(shu)據流匯聚(ju)，進而(er)簡(jian)化衛(wei)星網絡結構，從(cong)而(er)多方面節省(sheng)建設(she)成(cheng)本(ben)。
瓶頸(jing)方面(mian)，激光通信技術也面(mian)臨著(zhu)亟待突(tu)破(po)之處：
接收(shou)機(ji)和(he)發(fa)射機(ji)之間(jian)(jian)的(de)(de)瞄準(zhun)系統(tong)復雜(za)：衛星激光(guang)通(tong)(tong)信(xin)發(fa)散角小，需要光(guang)學(xue)系統(tong)以及高精度的(de)(de)跟(gen)瞄輔助機(ji)制完成(cheng)建鏈。尤其是接收(shou)機(ji)和(he)發(fa)射機(ji)之間(jian)(jian)的(de)(de)瞄準(zhun)非常困難。空間(jian)(jian)光(guang)通(tong)(tong)信(xin)系統(tong)要完成(cheng)遠距離衛星間(jian)(jian)光(guang)信(xin)號的(de)(de)發(fa)射與(yu)接收(shou)，必須(xu)進行遠距離衛星間(jian)(jian)或者(zhe)空間(jian)(jian)站間(jian)(jian)目標的(de)(de)捕獲與(yu)跟(gen)蹤，前者(zhe)依賴(lai)于激光(guang)通(tong)(tong)信(xin)系統(tong)，后者(zhe)取決于光(guang)學(xue)跟(gen)瞄系統(tong)（PAT）。
發射天(tian)線和接收(shou)天(tian)線的效率、精(jing)(jing)度、體積、重(zhong)量和成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)的平衡(heng)難度較(jiao)高：出(chu)于獲取(qu)最小光斑的需求，發射天(tian)線可以設計成(cheng)(cheng)(cheng)接近衍射極限，但(dan)同時給精(jing)(jing)確(que)對準帶來(lai)了困(kun)難。為了接收(shou)更多(duo)的能(neng)量信號，接收(shou)天(tian)線直(zhi)徑越(yue)大越(yue)好(hao)，但(dan)這會增加系統(tong)的體積、重(zhong)量和成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)。提(ti)高接收(shou)靈敏度十(shi)分(fen)重(zhong)要。
遠(yuan)距離傳(chuan)輸容易出現信(xin)號衰弱和延(yan)時等問題：衛星距離地面(mian)的(de)高(gao)度介于(yu)600千米~3.6萬千米。激(ji)光(guang)(guang)(guang)通信(xin)的(de)實用化，仍面(mian)臨較大(da)挑戰。尤其是環境對激(ji)光(guang)(guang)(guang)通信(xin)信(xin)號會有較大(da)干(gan)擾。雖然激(ji)光(guang)(guang)(guang)通信(xin)不(bu)受(shou)電磁干(gan)擾，但大(da)氣中的(de)氣體分(fen)子、水(shui)霧、霾等與(yu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)波(bo)長相近(jin)的(de)粒(li)子會引(yin)起(qi)光(guang)(guang)(guang)的(de)吸(xi)收和散射(she)，極大(da)地妨(fang)礙、吸(xi)收光(guang)(guang)(guang)波(bo)的(de)傳(chuan)輸；同時，大(da)氣湍流也(ye)會嚴(yan)重地影(ying)響到信(xin)號的(de)接收。
全球衛星激光通(tong)信發展概況
近年來，由于星座(zuo)網(wang)絡的(de)戰略重要性日益凸顯，衛星激光通信開始吸引大(da)眾的(de)視線(xian)，并且呈加速發展態勢，成為大(da)國間(jian)博弈(yi)的(de)熱點。
美國
2015年以來，美國已開(kai)展(zhan)多項(xiang)衛星(xing)激光通(tong)信驗證、演示計劃和產業應用，在(zai)該領域(yu)的技術發展(zhan)走(zou)在(zai)全球前列。
SpaceX 2015年宣(xuan)布開始布局 “星鏈”項(xiang)目(mu)；2019年，正(zheng)式將首批60顆衛星發送(song)入軌道，在星間(jian)采用(yong)(yong)衛星光(guang)(guang)通信技術(shu)。大規模的衛星激光(guang)(guang)通信技術(shu)得到采用(yong)(yong)，使衛星激光(guang)(guang)通信正(zheng)式向(xiang)產業化方向(xiang)發展。
美國(guo)Optical Communication and Sensor Demonstration（OCSD）衛(wei)星驗證(zheng)(zheng)了微小衛(wei)星可以(yi)通(tong)(tong)過(guo)激(ji)(ji)光星間(jian)(jian)(jian)鏈路實(shi)現高速率(lv)星地通(tong)(tong)信(xin)，打(da)破了此(ci)前(qian)對(dui)激(ji)(ji)光星間(jian)(jian)(jian)通(tong)(tong)信(xin)在體積和質量上的限(xian)制。OCSD-A星于2015年10月(yue)發射(she)，OCSD-B/C星于2017年11月(yue)發射(she)，分(fen)別驗證(zheng)(zheng)了衛(wei)星對(dui)地面空(kong)間(jian)(jian)(jian)站可以(yi)通(tong)(tong)過(guo)激(ji)(ji)光星間(jian)(jian)(jian)鏈路實(shi)現較高的通(tong)(tong)信(xin)速率(lv)。
類(lei)似(si)地(di)，麻省理(li)工學院、佛羅里達大學和(he)美國航(hang)空航(hang)天局埃(ai)姆(mu)斯研究中心聯合研制(zhi)的(de)立方(fang)衛星(xing)激(ji)(ji)光(guang)紅外連(lian)接CLICK系(xi)統也用于驗證星(xing)間(jian)、星(xing)地(di)激(ji)(ji)光(guang)通信(xin)。CLICK系(xi)統可以展示低SWaP激(ji)(ji)光(guang)終端，能夠進行全雙工高(gao)數(shu)據速率下行和(he)星(xing)間(jian)連(lian)接，以提(ti)高(gao)精確測距和(he)時間(jian)同步。
2022年5月，搭載太字節紅外傳輸器(qi)(qi)（TeraByte InfraRed Delivery，TBIRD）的(de)小型立方體(ti)衛(wei)(wei)星(xing)通過(guo)光通信鏈路與加利(li)福尼(ni)亞州的(de)地面(mian)(mian)接(jie)收器(qi)(qi)以(yi)高(gao)達100Gbps的(de)速率傳輸了TB級數(shu)據(ju)，較傳統(tong)上用于衛(wei)(wei)星(xing)通信的(de)射(she)頻鏈路高(gao)1000多倍，也是截至目前從空間到地面(mian)(mian)的(de)激光鏈路所能達到的(de)最高(gao)數(shu)據(ju)速率。
2023年(nian)6月，美國NASA宣布其首個雙向激(ji)光(guang)中繼系(xi)統演示項目（LCRD）完成第一年(nian)在(zai)軌實驗。LCRD將連續兩年(nian)在(zai)運(yun)行環境中進行高數(shu)據速率激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)，演示激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)如何滿(man)足NASA對更(geng)高數(shu)據速率的不斷增長的需求。同時(shi)，LCRD的架構(gou)將允許它作為空間中的測試平臺，用于(yu)開發額(e)外的符號編(bian)碼、鏈路和網絡層協(xie)議(yi)等。NASA相(xiang)關負責人認為該技(ji)術(shu)可能將成為從太(tai)空發送和接收數(shu)據的未(wei)來技(ji)術(shu)手段。
此(ci)外(wai)(wai)，NASA 2022年還推進了(le)另一個深空光通(tong)信DSOC飛行(xing)演(yan)示。空間和地面之間的通(tong)信將(jiang)在(zai)近(jin)紅外(wai)(wai)區域使用先進的激光器，在(zai)尋求在(zai)不增加質量、體積(ji)或功率(lv)的情況下，將(jiang)通(tong)信性能(neng)提高10~100倍。
歐洲
歐洲在衛星中繼領域(yu)已有成(cheng)熟的(de)激(ji)光通信應用。
歐洲(zhou)數據中繼系統EDRS基于GEO衛星平(ping)臺(tai)建立(li)的(de)衛星中繼平(ping)臺(tai)，搭載(zai)了(le)激光和(he)Ka兩種模式的(de)通(tong)信(xin)(xin)載(zai)荷，通(tong)過該終(zhong)端(duan)載(zai)荷連(lian)接低軌(gui)(gui)到(dao)高(gao)軌(gui)(gui)和(he)高(gao)軌(gui)(gui)到(dao)地面的(de)通(tong)信(xin)(xin)，可以為低軌(gui)(gui)衛星用戶(hu)、航空(kong)用戶(hu)、無人機(ji)用戶(hu)和(he)地面終(zhong)端(duan)設備提供中繼服務，其通(tong)信(xin)(xin)距離為4.5萬千米。
2016年(nian)(nian)6月，EDRS-A采(cai)用(yong)了(le)星(xing)(xing)間激光(guang)通信(xin)(xin)，信(xin)(xin)息速率為(wei)600Mbps，每天為(wei)40顆低高軌衛星(xing)(xing)提供中繼服務。2019年(nian)(nian)8月，EDRS-C成(cheng)功發射(she)到地球靜止(zhi)軌道運行，其激光(guang)星(xing)(xing)間鏈路的(de)實現(xian)終端架設于SmallGEO開發的(de)平臺(tai)上。預計于2025年(nian)(nian)補(bu)充的(de)第三顆衛星(xing)(xing)EDRS-D的(de)有效(xiao)載荷(he)將由三個下(xia)一代激光(guang)通信(xin)(xin)終端組成(cheng)，以允(yun)許(xu)EDRS-D與(yu)多顆衛星(xing)(xing)同時通信(xin)(xin)。它將包含(han)三組激光(guang)終端，預計實現(xian)高達(da)8萬千米的(de)傳輸距離，可將亞太(tai)地區數(shu)據傳到歐洲以實現(xian)全球數(shu)據中繼服務。
德國(guo)TESAT公司(si)推出(chu)了(le)(le)一系列激光終(zhong)端(duan)可(ke)(ke)以(yi)適應多任務需求。對于(yu)近地(di)軌(gui)道任務，TESAT推出(chu)了(le)(le)SmartLCT終(zhong)端(duan)，它(ta)可(ke)(ke)以(yi)部署在(zai)更小、更輕的(de)(de)(de)衛(wei)星上，從而節省(sheng)大量(liang)的(de)(de)(de)質量(liang)和空間。SmartLCT的(de)(de)(de)數據傳(chuan)輸距(ju)離(li)長達4.5萬千(qian)米(mi)，同時可(ke)(ke)提供1.8Gbps的(de)(de)(de)高速數據傳(chuan)輸，僅重(zhong)約(yue)30kg。
在小(xiao)(xiao)衛星領域，TESAT的(de)激(ji)光產品系列提供小(xiao)(xiao)質量(liang)的(de)TOSIRIS和CubeLCT。它們分別以(yi)10Gbps或100Mbps的(de)速度傳輸(shu)對地數(shu)據(ju)，其中TOSIRIS僅重8kg。通過(guo)激(ji)光終(zhong)端構建地球(qiu)數(shu)據(ju)骨干網，TESAT可(ke)以(yi)實(shi)現近乎實(shi)時的(de)全(quan)球(qiu)數(shu)據(ju)傳輸(shu)。
德國Mynaric公司(si)推出CONDOR Mk3激光終端(duan)，可提供在7500千(qian)米距離上(shang)達到10Gbps的(de)(de)通信速(su)率。終端(duan)設計壽命7年，較上(shang)一代產(chan)品的(de)(de)通信能力有大幅(fu)提升(sheng)。
中國
我國空間(jian)激光(guang)(guang)通(tong)信技術(shu)的研究工(gong)作(zuo)開始(shi)于(yu)20世紀90年代，主要(yao)研究衛星激光(guang)(guang)通(tong)信整機研制，高(gao)(gao)精(jing)度(du)光(guang)(guang)學天(tian)線和跟(gen)瞄系統優化，激光(guang)(guang)器(qi)、光(guang)(guang)放大器(qi)和探(tan)測器(qi)等核心器(qi)件(jian)服務質(zhi)量(liang)提高(gao)(gao)和模塊(kuai)化定制等技術(shu)難點。
作為(wei)國內第一次星地激(ji)光通信(xin)在軌技術試驗，“海洋二號”衛(wei)星于2011年成功入軌，通過非相干(gan)通信(xin)，可以實現2000千米距(ju)離星地通信(xin)，最高(gao)通信(xin)速率可達504Mbps。
在(zai)此之后，“墨(mo)子號”量子衛星(xing)于2016年成功發射，通(tong)過相干調制方式(shi)實現了5.12Gbps的(de)激光通(tong)信(xin)速(su)率(lv)，能夠支持具(ju)備高維圖像和視頻(pin)信(xin)息的(de)加密傳輸。
2016年，“天宮(gong)二(er)號”與新(xin)疆南山地面站(zhan)成功實(shi)現了激光(guang)通(tong)信實(shi)驗(yan)， 其激光(guang)終端的數據下行速(su)率為1.6Gbps。該載荷(he)也首(shou)次實(shi)現了白晝激光(guang)通(tong)信，其載荷(he)跟蹤能力在白晝時與夜晚情況接近。
2017年，“實踐十三號”衛星(xing)實現全球第一次同步軌(gui)道(dao)衛星(xing)與地面(mian)的雙向高速激光(guang)通(tong)信(xin)，通(tong)信(xin)速率最高可(ke)達5Gbps，通(tong)信(xin)距離最高可(ke)以(yi)支持4.5萬千米(mi)，刷新了當時國際高軌(gui)星(xing)地激光(guang)最高通(tong)信(xin)數(shu)據率。
2020年，“實踐二十(shi)號(hao)”衛(wei)星與麗江地(di)面站成(cheng)功建(jian)立激光(guang)通信鏈路，實現(xian)從(cong)衛(wei)星到地(di)面站最高10Gbps的下行傳輸速(su)率，其他關鍵指標也已經對齊國際先進標準。
2023年6月，中國科學院空天信(xin)息創新研究院利用(yong)自主研制的500毫米口徑激光(guang)通信(xin)地(di)面系(xi)統，與長光(guang)衛星技術(shu)股份有限(xian)公司所(suo)屬吉林一號MF02A04星成功(gong)開展星地(di)激光(guang)通信(xin)試驗，通信(xin)速率(lv)達到10Gbps，所(suo)獲衛星載荷數(shu)據質量良好，可滿足高標準業務化應用(yong)需求(qiu)。
可以看出，中國在衛星激光通信領域(yu)的技術(shu)發展(zhan)已與歐洲(zhou)相當，但(dan)落后(hou)于(yu)美國。
衛星(xing)激光通信未來前(qian)景展望
衛(wei)星(xing)激(ji)光(guang)通信已顯示出應用場景(jing)廣泛、市(shi)場潛力巨(ju)大的樂觀(guan)前景(jing)。
應(ying)(ying)用場(chang)景方(fang)面，除(chu)了在(zai)軍事通(tong)信(xin)領域作(zuo)用重(zhong)大，可(ke)以(yi)建(jian)立軍事通(tong)信(xin)網絡，實(shi)現(xian)遠(yuan)程通(tong)信(xin)和機密通(tong)信(xin)等以(yi)外。在(zai)如下(xia)民用領域衛星激(ji)光通(tong)信(xin)開始顯(xian)現(xian)出良(liang)好的應(ying)(ying)用潛力：
互聯(lian)網通信：可(ke)支持建立全球范圍的(de)互聯(lian)網通信網絡，為各種應用提供高(gao)速的(de)互聯(lian)網接入服務
海(hai)(hai)洋(yang)通(tong)信(xin)：可在海(hai)(hai)洋(yang)上(shang)建(jian)立通(tong)信(xin)網絡，為(wei)海(hai)(hai)上(shang)作業、船(chuan)舶通(tong)信(xin)等提(ti)供穩定(ding)的通(tong)信(xin)服務
天文觀(guan)測(ce)(ce)：能(neng)用于(yu)天文觀(guan)測(ce)(ce)，通過在(zai)地球表面搭建(jian)多個觀(guan)測(ce)(ce)站，利用激光光束(shu)與(yu)衛(wei)星進行通信，實(shi)現空間(jian)天文學的觀(guan)測(ce)(ce)和(he)研究
應急通信：可在抗(kang)震(zhen)救災、突發事件(jian)等緊(jin)急情(qing)況下，彌補(bu)移動通信受(shou)損(sun)等不足
市場前景方面，根(gen)據太平洋(yang)證券預測，我(wo)國(guo)2027年衛星(xing)激光通信終端市場規(gui)模(mo)將達(da)到130.38億(yi)元，2024-2027年間CAGR將達(da)68.4%。
2024-2027年中國衛(wei)星激光通信終端市場規模預測(ce)（億元）
來源：太平(ping)洋證券
