市場研究機構預計，全球衛星激光通信系統市場規模在2030年將達到約52億美元。

文/徐鳴

編輯/樂艷娜

　　近期，美國國家航空航天局(NASA)的“靈神星”號探測器成功發射。該探測器使用近紅外激光器在地球和深空之間發送和接收測試數據，是NASA首次在月球更遠深空執行高帶寬光學通信任務，它為人類深空探測高速信息傳輸技術研究拉開序幕。

　　所謂衛星激光通信，就是使用“激光光束”作為傳輸媒介進行信息傳輸，根據激光傳輸環境的不同，可分為真空環境中的星間激光通信和大氣環境下的星地激光通信。在激光通信的過程中，文本、圖片或視頻等信息首先會轉換成數字信號，隨後會被編碼成一系列的“光語言”。這些“光語言”被地面站或其他航天器接收後，就能轉換成原來的數據格式，從而成功實現數據傳輸，建立起一條太空信息傳輸的高速通道。

　　選擇使用激光進行太空信息傳輸，主要優點包括：

　　快。激光的數據傳輸速率是傳統無線電的10倍至100倍。舉個例子，通過激光通信下載一部高清電影只需幾秒鐘，而傳統的無線電通信可能需要幾小時。

　　輕。由於激光光束集中且攜帶信息量大，其落在接收終端上的功率密度高，接收系統因此可以做得體積更小、重量更輕。比如激光通信終端的體積可以做到只有微波通信模塊的十分之一，重量僅為其四分之一。

　　安全。激光波束非常窄，所以被攔截的可能性非常小，這對於傳輸敏感數據具有重要意義。例如在金融領域，激光通信可以大大降低交易數據被截獲或竊聽的風險。

　　開放。由於波束窄，激光通信系統之間相互干擾的可能性大大降低，目前也不需要向國際電聯申請頻段，就可以在不同的頻譜範圍內自由操作。因此，激光通信能夠避免微波頻譜資源日益緊張的問題。

　　正是瞄準了衛星激光通信的上述優點，自上世紀60年代以來，美國、歐洲、日本等國家和地區便先後啟動了相關研究。當前，激光通信正在成為低軌衛星星間通信最有潛力的方案之一。

　　我國衛星激光通信技術相關研究始於上世紀90年代。2011年，“海洋二號”衛星實現了我國首次星地激光通信試驗。後續包括“實踐二十號”衛星在內的多個航天器均搭載了激光通信終端進行實驗驗證。

　　儘管發展迅速，衛星激光通信技術想要實現規模化應用，仍面臨着諸多挑戰：激光通信穩定性較低，衛星振動、熱環境、姿態軌道控制均可能導致激光鏈路中斷；在星地激光應用場景中，雲層、雨霧等氣象因素可能導致激光信號通信質量下降甚至無法通信。此外，激光通信要求高精度的光學系統，導致目前激光通信産品成本高、生産周期長，給衛星激光通信商業化造成阻礙。

　　針對上述問題，目前有三個解決方案：為了減少氣象因素的影響，研發更高級的信號糾錯技術和自適應光學系統，同時通過地面多點布站避免極端天氣的影響；為了克服鏈路穩定難題，根據工程經驗進行激光終端與衛星&&聯合設計；最後，通過技術迭代和規模效應降低器件成本，通過與其他空間技術的整合和資源共享來降低投資和運營成本。

　　衛星激光通信在未來的應用前景十分廣闊。例如，在遠洋航行領域，以衛星激光通信為中繼，可以使遠洋游輪直接接入移動互聯網，為游客提供更好的服務；在應急救災領域，衛星激光通信可以與地面局域網結合，為災區接通高速通信網絡；在特殊場景，衛星激光通信利用其保密性強、不易被監測等特點，可以為特定用戶提供服務。

　　這些多元化的應用場景，展示了衛星激光通信技術的巨大潛力。市場研究機構預計，全球衛星激光通信系統市場規模在2030年將達到約52億美元。而隨着技術的不斷成熟和創新，衛星激光通信將有力推動未來空間通信技術的發展和變革。

來源：2023年11月29日出版的《環球》雜誌 第24期

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