隨(sui)著數以千(qian)計(ji)的(de)衛星被(bei)送入軌道(dao)，衛星激光通信(xin)(xin)技術(shu)日益受到重視，被(bei)視為一項(xiang)關鍵(jian)使能(neng)技術(shu)。業界認為其結合了無線(xian)電通信(xin)(xin)和光纖(xian)通信(xin)(xin)的(de)優點，具有帶寬高、傳(chuan)輸(shu)(shu)快速便捷以及成本低等(deng)優勢，是(shi)解決(jue)信(xin)(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)(shu)“最后一千(qian)米”的(de)最佳選擇。
近年(nian)(nian)來(lai)，我國(guo)衛(wei)(wei)(wei)星激光(guang)通信(xin)迎來(lai)快速(su)發展：一方面，衛(wei)(wei)(wei)星激光(guang)通信(xin)試驗取(qu)得重(zhong)大突破(po)。2020年(nian)(nian)，“實踐二十號”衛(wei)(wei)(wei)星與麗江(jiang)地(di)面站成功(gong)建立(li)激光(guang)通信(xin)鏈(lian)路(lu)，實現從衛(wei)(wei)(wei)星到地(di)面站最高10Gbps的下行(xing)傳輸速(su)率，其他關鍵指標也已經對齊國(guo)際先(xian)進標準。
另一方(fang)面，資(zi)本市場(chang)(chang)對(dui)衛星(xing)激光(guang)通(tong)(tong)(tong)信的(de)(de)商業化前景看好(hao)。以衛星(xing)激光(guang)通(tong)(tong)(tong)信企業「氦星(xing)光(guang)聯」為(wei)例，2023年(nian)4月，公司完成(cheng)由永(yong)徽資(zi)本領投，紫金(jin)港(gang)資(zi)本、創(chuang)享(xiang)投資(zi)、嘉興黑盒以及老股(gu)東東證創(chuang)新、杭(hang)州岙華聯合投資(zi)的(de)(de)第(di)五輪融資(zi)。公司已實現(xian)通(tong)(tong)(tong)信單元(yuan)的(de)(de)在(zai)軌驗證。本輪融資(zi)距上一輪僅6個月，反映了一級市場(chang)(chang)對(dui)該項目和技術(shu)的(de)(de)認可。
什么是衛星激光通信？
衛(wei)星的(de)通(tong)(tong)信(xin)方式主要可分為(wei)(wei)2種(zhong)：使(shi)用電磁波(bo)進行通(tong)(tong)信(xin)，以及(ji)使(shi)用光進行通(tong)(tong)信(xin)。進一步細分，又可分為(wei)(wei)微波(bo)通(tong)(tong)信(xin)、太(tai)赫茲通(tong)(tong)信(xin)、激光通(tong)(tong)信(xin)和量子通(tong)(tong)信(xin)。
其中(zhong)，太(tai)赫茲和(he)量子通信或(huo)者(zhe)相關技術仍(reng)不(bu)完善，或(huo)者(zhe)器件的(de)成熟(shu)度還未達(da)到可(ke)工業使用(yong)的(de)要求，目(mu)前(qian)距(ju)(ju)應(ying)用(yong)仍(reng)有較大距(ju)(ju)離。
目(mu)前最成熟的通信方式是微(wei)波通信。微(wei)波通信在器(qi)件、算法等(deng)各方面(mian)的發展都已經較為成熟。但同時(shi)，微(wei)波通信也存在一些不足之處(chu)。一是長距離(li)傳(chuan)輸(shu)需要較高的功耗，傳(chuan)輸(shu)速率(lv)也會受到(dao)限(xian)制。二是由于星際環境(jing)復雜多(duo)變(bian)，微(wei)波通信需要申請(qing)特定的頻(pin)(pin)段(duan)，避免與相鄰衛星通信頻(pin)(pin)率(lv)重疊，以防止信號干擾。
相對而言，激光(guang)通信技術日益成熟，在星間通信中的(de)(de)使用逐(zhu)步增(zeng)多。激光(guang)通信受益于地(di)面的(de)(de)光(guang)纖(xian)通信對產(chan)業鏈的(de)(de)催化，其優勢為傳輸速(su)率高(gao)、無頻段限制(zhi)，且對其他任何(he)星間通信不會造成干擾。
衛星(xing)激(ji)光通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)是(shi)(shi)利用激(ji)光作為信(xin)(xin)(xin)(xin)號載波，將(jiang)語音(yin)和數據等信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)調制到(dao)激(ji)光上進行(xing)傳(chuan)輸的(de)(de)(de)方式。區別(bie)于微波通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，激(ji)光光束在(zai)(zai)空(kong)間中充當信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)的(de)(de)(de)傳(chuan)輸載體(ti)。按照激(ji)光傳(chuan)輸環境(jing)的(de)(de)(de)不同(tong)，衛星(xing)激(ji)光通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)分為兩類：一是(shi)(shi)真空(kong)環境(jing)下的(de)(de)(de)激(ji)光通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，即(ji)(ji)星(xing)間激(ji)光通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，主要應(ying)用于真空(kong)環境(jing)中的(de)(de)(de)設備，如(ru)衛星(xing)與衛星(xing)、飛(fei)船、空(kong)間站等之間的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)；二是(shi)(shi)在(zai)(zai)大氣環境(jing)下進行(xing)的(de)(de)(de)激(ji)光通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，即(ji)(ji)星(xing)地激(ji)光通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，這種通(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)技術應(ying)用比較(jiao)廣(guang)泛，如(ru)用于衛星(xing)與地面、海上用戶及空(kong)中飛(fei)行(xing)器(qi)的(de)(de)(de)連接等。
衛(wei)星激光(guang)通信的核心(xin)技術要素包括關鍵組(zu)件、通信體制和對準捕獲方式。
其關(guan)鍵組件(jian)包括激光發射器、發射光學鏡(jing)(jing)頭、接(jie)收(shou)光學鏡(jing)(jing)頭、激光接(jie)收(shou)器、控制硬件(jian)等。
空間(jian)激光通(tong)(tong)(tong)信(xin)共(gong)有(you)兩(liang)種最常用的(de)通(tong)(tong)(tong)信(xin)體制：相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)通(tong)(tong)(tong)信(xin)和非相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)通(tong)(tong)(tong)信(xin)。目前，相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)通(tong)(tong)(tong)信(xin)和非相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)通(tong)(tong)(tong)信(xin)都已在國際上完成在軌關鍵技術驗證(zheng)，并開(kai)始了(le)大規模的(de)組網建設部(bu)署。相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)之下(xia)，在工程應(ying)用場景中，相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)體制適(shi)用于鏈路距(ju)離較(jiao)遠且(qie)速率較(jiao)高的(de)情況，而非相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)體制則(ze)適(shi)用于鏈路距(ju)離較(jiao)近且(qie)速率較(jiao)低的(de)情況。
對(dui)準捕獲(huo)(huo)方式(shi)包(bao)括信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)和非信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)兩種。“信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)+信號(hao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)”捕獲(huo)(huo)方案是指(zhi)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通信終端(duan)使用單(dan)獨(du)的(de)(de)(de)信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。通過使用較寬的(de)(de)(de)信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束按照一定(ding)的(de)(de)(de)掃(sao)描(miao)方式(shi)對(dui)不確定(ding)區域(yu)進(jin)行掃(sao)描(miao)。終端(duan)使用大(da)視場(chang)的(de)(de)(de)捕獲(huo)(huo)探測器來監測接收信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)質心位置，以實現對(dui)信標(biao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)捕獲(huo)(huo)和跟(gen)蹤(zong)，進(jin)而將信號(hao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)引(yin)導至跟(gen)蹤(zong)探測器接收視場(chang)，進(jin)行精確跟(gen)蹤(zong)，最(zui)終實現激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)建(jian)立通信鏈路。
“非(fei)信(xin)標(biao)(biao)光”捕獲方案則是指在工作過程中(zhong)不使用(yong)信(xin)標(biao)(biao)光，直接使用(yong)信(xin)號光進行掃描，并(bing)通過對信(xin)號光進行分光，實現光通信(xin)終端之間的捕獲和跟蹤功能。
非信標光對準示意圖
來源(yuan)：武(wu)鳳等(deng)《基于空(kong)間成像的衛星光通信雙向(xiang)捕獲(huo)技術(shu)》
衛星激(ji)光(guang)通信的技術(shu)優勢和亟待(dai)突破(po)的瓶(ping)頸
優勢(shi)方(fang)面，衛星(xing)激光(guang)通信采(cai)用高(gao)頻率激光(guang)作(zuo)為載體，具(ju)有以下(xia)特(te)點(dian)：
通(tong)信速率高：傳統(tong)微(wei)(wei)波通(tong)信載波頻率在幾(ji)GHz到幾(ji)十GHz范圍內，而激(ji)光載波頻率具(ju)有數百(bai)THz量級(ji)，比微(wei)(wei)波高 3~5個數量級(ji)，可(ke)攜帶(dai)更多信息，加(jia)上波分復用等手段，未(wei)來可(ke)以以Tbps速率傳輸信息。
抗干擾能力強(qiang)(qiang)：激(ji)光具(ju)有較窄的發散角，指向(xiang)性(xing)好，沒有衛(wei)星電(dian)磁頻譜資(zi)源限制約束（因(yin)此無(wu)需申請(qing)空(kong)間頻率使用許(xu)可證），通(tong)信過程中不易(yi)受(shou)外界(jie)干擾，抗干擾能力強(qiang)(qiang)。
保密性(xing)好：衛星激(ji)(ji)光通信波譜使用0.8~1.55μm波段，屬于不(bu)可見光，通信時不(bu)易被(bei)發現。而激(ji)(ji)光發散角小，束寬極(ji)窄，在空間中不(bu)易被(bei)捕(bu)獲，保證了(le)激(ji)(ji)光通信所需(xu)的(de)安全性(xing)和可靠性(xing)。
輕量化：激光波長比微波波長小3~5個數量級，激光通信系統所需(xu)的收發(fa)光學(xue)天(tian)線、發(fa)射與(yu)接(jie)收部(bu)件(jian)等器(qi)件(jian)與(yu)微波所需(xu)器(qi)件(jian)相(xiang)比，尺寸小，重量輕，可滿足空(kong)間衛星通信對(dui)星上有效載(zai)荷小型化、輕量化、低功耗的要求(qiu)。
節(jie)省建(jian)設(she)成本：通過激光通信建(jian)立星間(jian)激光鏈路，可(ke)以有(you)效(xiao)減少地面信關站(zhan)的建(jian)設(she)需求；同時有(you)助(zhu)于數據流匯聚，進(jin)而簡化衛星網絡(luo)結構，從而多方面節(jie)省建(jian)設(she)成本。
瓶頸方(fang)面，激(ji)光通信技術也面臨著(zhu)亟待突破之處：
接收(shou)機(ji)(ji)和(he)發(fa)(fa)射機(ji)(ji)之間(jian)的(de)(de)瞄準系(xi)統(tong)復雜(za)：衛星激光(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)發(fa)(fa)散(san)角小，需要光(guang)(guang)(guang)學系(xi)統(tong)以及高精(jing)度(du)的(de)(de)跟瞄輔(fu)助機(ji)(ji)制完(wan)成(cheng)(cheng)建鏈(lian)。尤其(qi)是接收(shou)機(ji)(ji)和(he)發(fa)(fa)射機(ji)(ji)之間(jian)的(de)(de)瞄準非常困難。空(kong)間(jian)光(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)系(xi)統(tong)要完(wan)成(cheng)(cheng)遠距離衛星間(jian)光(guang)(guang)(guang)信(xin)號(hao)的(de)(de)發(fa)(fa)射與接收(shou)，必須進行遠距離衛星間(jian)或(huo)者(zhe)空(kong)間(jian)站間(jian)目標的(de)(de)捕獲與跟蹤，前者(zhe)依賴于激光(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)系(xi)統(tong)，后者(zhe)取決于光(guang)(guang)(guang)學跟瞄系(xi)統(tong)（PAT）。
發射天線(xian)(xian)(xian)和接(jie)(jie)收天線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)效率、精(jing)度、體積、重量和成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)平衡難(nan)度較高(gao)：出(chu)于獲取最小(xiao)光斑(ban)的(de)(de)(de)需求，發射天線(xian)(xian)(xian)可以(yi)設計成(cheng)(cheng)接(jie)(jie)近衍射極限，但(dan)同時給精(jing)確對準帶(dai)來了困難(nan)。為了接(jie)(jie)收更(geng)多的(de)(de)(de)能量信號，接(jie)(jie)收天線(xian)(xian)(xian)直徑(jing)越(yue)大越(yue)好，但(dan)這會增加系統的(de)(de)(de)體積、重量和成(cheng)(cheng)本(ben)。提高(gao)接(jie)(jie)收靈敏度十分重要(yao)。
遠距離傳輸容易出現信(xin)號(hao)衰(shuai)弱和延時(shi)等問題：衛星距離地(di)面的(de)高度介(jie)于(yu)600千(qian)米~3.6萬(wan)千(qian)米。激(ji)光(guang)通(tong)(tong)信(xin)的(de)實用(yong)化，仍面臨較大挑戰。尤其(qi)是(shi)環境對激(ji)光(guang)通(tong)(tong)信(xin)信(xin)號(hao)會(hui)有較大干擾(rao)。雖然激(ji)光(guang)通(tong)(tong)信(xin)不受(shou)電磁干擾(rao)，但大氣中的(de)氣體分子(zi)、水霧(wu)、霾(mai)等與激(ji)光(guang)波長相(xiang)近的(de)粒子(zi)會(hui)引起光(guang)的(de)吸收(shou)和散射，極(ji)大地(di)妨礙、吸收(shou)光(guang)波的(de)傳輸；同時(shi)，大氣湍(tuan)流也會(hui)嚴重地(di)影響到信(xin)號(hao)的(de)接收(shou)。
全球衛星激光通信發(fa)展概況
近年來，由于星座網絡的戰略重要性(xing)日益凸顯，衛星激光通(tong)信開始(shi)吸引大(da)眾(zhong)的視線(xian)，并且呈加速發展態勢，成(cheng)為(wei)大(da)國(guo)間(jian)博弈的熱點。
美國
2015年以來(lai)，美國已開展(zhan)多項衛星(xing)激光通信驗證(zheng)、演示計劃和產(chan)業應用，在該領域的技術(shu)發(fa)展(zhan)走在全球前(qian)列。
SpaceX 2015年宣布開始布局 “星(xing)(xing)鏈”項(xiang)目(mu)；2019年，正式(shi)將首(shou)批60顆衛星(xing)(xing)發(fa)送入軌道，在星(xing)(xing)間采(cai)用衛星(xing)(xing)光通信技術(shu)。大規模的衛星(xing)(xing)激光通信技術(shu)得到(dao)采(cai)用，使衛星(xing)(xing)激光通信正式(shi)向產業化(hua)方向發(fa)展。
美國Optical Communication and Sensor Demonstration（OCSD）衛星(xing)(xing)驗證了微小衛星(xing)(xing)可以通(tong)(tong)(tong)過激光星(xing)(xing)間(jian)(jian)鏈路(lu)實現高(gao)速(su)率星(xing)(xing)地(di)通(tong)(tong)(tong)信(xin)，打破了此前對激光星(xing)(xing)間(jian)(jian)通(tong)(tong)(tong)信(xin)在(zai)體積和質量上(shang)的限制。OCSD-A星(xing)(xing)于2015年(nian)10月發(fa)射，OCSD-B/C星(xing)(xing)于2017年(nian)11月發(fa)射，分別驗證了衛星(xing)(xing)對地(di)面空間(jian)(jian)站可以通(tong)(tong)(tong)過激光星(xing)(xing)間(jian)(jian)鏈路(lu)實現較高(gao)的通(tong)(tong)(tong)信(xin)速(su)率。
類似地(di)，麻(ma)省理工(gong)學院(yuan)、佛羅里達(da)大學和美國航空航天局埃姆(mu)斯研究中(zhong)心聯合(he)研制的立方(fang)衛星(xing)激光(guang)紅外(wai)連接CLICK系(xi)統(tong)也用于驗證星(xing)間(jian)(jian)、星(xing)地(di)激光(guang)通信。CLICK系(xi)統(tong)可以(yi)(yi)展示(shi)低SWaP激光(guang)終端，能夠進(jin)行(xing)全雙工(gong)高數據速率下行(xing)和星(xing)間(jian)(jian)連接，以(yi)(yi)提(ti)高精(jing)確測距(ju)和時(shi)間(jian)(jian)同(tong)步。
2022年5月，搭載太字節(jie)紅外傳(chuan)(chuan)輸器（TeraByte InfraRed Delivery，TBIRD）的(de)小型立方體衛星通(tong)過光通(tong)信(xin)鏈路(lu)與加利福尼亞州的(de)地面接收器以高達100Gbps的(de)速(su)率(lv)傳(chuan)(chuan)輸了TB級數據，較傳(chuan)(chuan)統上用(yong)于衛星通(tong)信(xin)的(de)射頻鏈路(lu)高1000多(duo)倍，也是截至目(mu)前從空間到地面的(de)激光鏈路(lu)所能達到的(de)最高數據速(su)率(lv)。
2023年6月，美國(guo)NASA宣(xuan)布其首(shou)個(ge)雙向激(ji)光中(zhong)繼系統演示項目（LCRD）完成第一年在軌實驗(yan)。LCRD將連續兩(liang)年在運行環境中(zhong)進行高數(shu)據速(su)率激(ji)光通信，演示激(ji)光通信如何(he)滿足NASA對更(geng)高數(shu)據速(su)率的(de)(de)(de)不斷增長的(de)(de)(de)需求。同時，LCRD的(de)(de)(de)架(jia)構將允許它作(zuo)為空(kong)間中(zhong)的(de)(de)(de)測試(shi)平臺，用(yong)于開發額外的(de)(de)(de)符號編碼(ma)、鏈路和網絡層協議等。NASA相關(guan)負責人認為該技術可能將成為從太空(kong)發送和接收數(shu)據的(de)(de)(de)未(wei)來技術手段。
此外(wai)，NASA 2022年還推(tui)進了(le)另一個深空(kong)光(guang)通信DSOC飛行(xing)演示(shi)。空(kong)間(jian)(jian)和地面之間(jian)(jian)的通信將在(zai)(zai)近紅外(wai)區域(yu)使用先進的激光(guang)器，在(zai)(zai)尋求在(zai)(zai)不增加質量、體積或功(gong)率的情況下，將通信性能提(ti)高10~100倍。
歐洲
歐洲在衛(wei)星中繼領(ling)域已有成熟的激光通(tong)信應用。
歐洲數據中繼(ji)系(xi)統(tong)EDRS基于GEO衛(wei)(wei)星(xing)平臺(tai)建立(li)的(de)衛(wei)(wei)星(xing)中繼(ji)平臺(tai)，搭(da)載了激光和(he)Ka兩(liang)種模式的(de)通(tong)信(xin)載荷，通(tong)過該終端(duan)載荷連(lian)接(jie)低軌(gui)到高(gao)軌(gui)和(he)高(gao)軌(gui)到地(di)面的(de)通(tong)信(xin)，可以為(wei)低軌(gui)衛(wei)(wei)星(xing)用(yong)戶(hu)、航空用(yong)戶(hu)、無(wu)人(ren)機(ji)用(yong)戶(hu)和(he)地(di)面終端(duan)設備提(ti)供(gong)中繼(ji)服務，其通(tong)信(xin)距離為(wei)4.5萬千米。
2016年6月(yue)，EDRS-A采用了星間激光通信(xin)(xin)，信(xin)(xin)息速率為600Mbps，每天為40顆低高(gao)軌(gui)衛星提供中繼服務。2019年8月(yue)，EDRS-C成功發射到(dao)地球(qiu)靜止軌(gui)道運(yun)行(xing)，其激光星間鏈路的實現(xian)(xian)終(zhong)端(duan)架設于SmallGEO開發的平臺(tai)上。預(yu)計(ji)于2025年補(bu)充的第三(san)顆衛星EDRS-D的有效載荷將由三(san)個(ge)下(xia)一代激光通信(xin)(xin)終(zhong)端(duan)組成，以允許(xu)EDRS-D與多顆衛星同時通信(xin)(xin)。它將包含(han)三(san)組激光終(zhong)端(duan)，預(yu)計(ji)實現(xian)(xian)高(gao)達(da)8萬(wan)千米(mi)的傳(chuan)輸(shu)距離，可將亞(ya)太地區數據傳(chuan)到(dao)歐洲以實現(xian)(xian)全球(qiu)數據中繼服務。
德國TESAT公司推出(chu)(chu)了(le)一系(xi)列激光終端(duan)可以(yi)(yi)適應(ying)多任(ren)務需求。對于近(jin)地軌道(dao)任(ren)務，TESAT推出(chu)(chu)了(le)SmartLCT終端(duan)，它可以(yi)(yi)部署在更小、更輕的(de)衛星(xing)上，從(cong)而(er)節省大量的(de)質量和空間。SmartLCT的(de)數(shu)據傳(chuan)輸距離(li)長(chang)達4.5萬(wan)千米，同(tong)時(shi)可提供1.8Gbps的(de)高速數(shu)據傳(chuan)輸，僅(jin)重約30kg。
在小衛星領域，TESAT的(de)激(ji)光產品系列(lie)提供小質量的(de)TOSIRIS和CubeLCT。它們分別以(yi)10Gbps或100Mbps的(de)速度傳(chuan)(chuan)輸對地(di)數(shu)據(ju)，其中(zhong)TOSIRIS僅重(zhong)8kg。通(tong)過激(ji)光終(zhong)端(duan)構建(jian)地(di)球(qiu)數(shu)據(ju)骨干(gan)網(wang)，TESAT可以(yi)實現近乎(hu)實時的(de)全球(qiu)數(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸。
德國Mynaric公司推出CONDOR Mk3激光終端，可(ke)提(ti)供在(zai)7500千米距離上達到(dao)10Gbps的通信速率。終端設計壽命7年，較上一代(dai)產品的通信能(neng)力有(you)大(da)幅提(ti)升。
中國
我(wo)國空間(jian)激(ji)光通信技(ji)(ji)術的(de)研(yan)究工作開始于20世紀90年代，主要研(yan)究衛星激(ji)光通信整機研(yan)制，高(gao)精度(du)光學天線(xian)和跟(gen)瞄系統優化，激(ji)光器(qi)(qi)、光放大器(qi)(qi)和探測器(qi)(qi)等(deng)核心器(qi)(qi)件服務質量提(ti)高(gao)和模塊化定制等(deng)技(ji)(ji)術難點。
作為(wei)國內第(di)一次星地(di)激光通(tong)信(xin)在軌(gui)技術試驗(yan)，“海洋二號”衛星于2011年成功入軌(gui)，通(tong)過非相干(gan)通(tong)信(xin)，可以實現(xian)2000千米(mi)距離星地(di)通(tong)信(xin)，最高(gao)通(tong)信(xin)速率(lv)可達504Mbps。
在此(ci)之后，“墨子號”量子衛星(xing)于2016年成功發射，通(tong)過相干調制方式實現了5.12Gbps的激光通(tong)信(xin)速率，能夠支持具備高(gao)維(wei)圖像和視頻信(xin)息的加密(mi)傳輸。
2016年，“天宮二號”與新疆南山地面站成(cheng)功實(shi)(shi)現了(le)激(ji)光(guang)(guang)通信實(shi)(shi)驗， 其激(ji)光(guang)(guang)終(zhong)端的數據下行速率(lv)為1.6Gbps。該載(zai)荷也首次實(shi)(shi)現了(le)白晝激(ji)光(guang)(guang)通信，其載(zai)荷跟蹤能力在白晝時(shi)與夜晚(wan)情況接近。
2017年(nian)，“實(shi)踐十(shi)三號”衛(wei)星(xing)(xing)實(shi)現全球(qiu)第一(yi)次同(tong)步軌道衛(wei)星(xing)(xing)與地(di)面的雙向高(gao)速激(ji)(ji)光通(tong)信(xin)，通(tong)信(xin)速率最高(gao)可達5Gbps，通(tong)信(xin)距離最高(gao)可以(yi)支(zhi)持(chi)4.5萬千米，刷(shua)新了當時(shi)國(guo)際高(gao)軌星(xing)(xing)地(di)激(ji)(ji)光最高(gao)通(tong)信(xin)數據率。
2020年，“實(shi)踐二十(shi)號”衛(wei)星與麗江地面(mian)站(zhan)(zhan)成功建立(li)激光通信鏈路，實(shi)現從(cong)衛(wei)星到地面(mian)站(zhan)(zhan)最(zui)高10Gbps的下行傳輸(shu)速率，其他關鍵指標(biao)(biao)也(ye)已(yi)經(jing)對齊國際先進標(biao)(biao)準。
2023年6月，中國科學(xue)院空(kong)天(tian)信(xin)息創新研(yan)究院利(li)用自主研(yan)制的500毫(hao)米口(kou)徑激光通信(xin)地(di)面系統，與(yu)長光衛星(xing)技術股份(fen)有限公司所屬(shu)吉林一號MF02A04星(xing)成功開展星(xing)地(di)激光通信(xin)試驗，通信(xin)速率達到10Gbps，所獲衛星(xing)載(zai)荷(he)數據質(zhi)量良好，可滿(man)足高標準業務化應用需求。
可以看出(chu)，中(zhong)國在衛星(xing)激(ji)光通(tong)信領域(yu)的技(ji)術發展已與(yu)歐洲相當，但落(luo)后(hou)于(yu)美國。
衛(wei)星激光通信未(wei)來前景展(zhan)望(wang)
衛星激光通信已(yi)顯示出應用場景廣泛(fan)、市場潛力巨大的樂觀前景。
應用(yong)場景方面，除了在軍事通信領域(yu)作(zuo)用(yong)重(zhong)大(da)，可以建立軍事通信網(wang)絡，實現遠程通信和(he)機密(mi)通信等以外。在如下民(min)用(yong)領域(yu)衛星激光通信開始顯(xian)現出良好(hao)的應用(yong)潛力：
互(hu)聯網(wang)通信(xin)：可支持(chi)建立全(quan)球范圍的互(hu)聯網(wang)通信(xin)網(wang)絡，為各種應用提供高(gao)速的互(hu)聯網(wang)接入(ru)服務
海洋(yang)通(tong)信(xin)：可在海洋(yang)上建(jian)立通(tong)信(xin)網絡，為海上作業、船舶通(tong)信(xin)等提(ti)供穩定的通(tong)信(xin)服(fu)務
天(tian)文觀(guan)測：能用于天(tian)文觀(guan)測，通過(guo)在地球表(biao)面(mian)搭建(jian)多個觀(guan)測站，利用激光(guang)光(guang)束(shu)與(yu)衛星進行通信，實現空間天(tian)文學的觀(guan)測和研(yan)究(jiu)
應急(ji)通信(xin)：可在抗(kang)震救災、突發事件等緊急(ji)情況下(xia)，彌(mi)補移(yi)動通信(xin)受損等不(bu)足(zu)
市場前景(jing)方(fang)面，根據太平洋證券(quan)預測，我(wo)國2027年衛(wei)星激光通(tong)信終端市場規模將達到130.38億元，2024-2027年間CAGR將達68.4%。
2024-2027年中國衛星激光通信終端市場規模預測（億(yi)元）
來源：太平洋證券
