3983金沙官网:中华夏族民共和国打响做到星地高

作者:3983金沙官网

原标题:美国“光学通信和传感器验证”任务实现世界首次立方星激光通信技术验证

3983金沙官网 1资料图:“墨子”量子卫星与地面站进行通信试验

  记者从国防科工局、国家航天局获悉,2017年我国新一代高轨技术试验卫星实践十三号搭载的激光通信终端,成功进行了国际首次高轨卫星对地高速激光双向通信试验。

  出品:科普中国

2017年,我国新一代高轨技术试验卫星实践十三号搭载的激光通信终端,成功进行了国际首次高轨卫星对地高速激光双向通信试验。本次试验任务达到预期效果,取得圆满成功,标志着我国在空间高速信息传输这一航天技术尖端领域走在了世界前列,为后续天地一体化信息网络国家重大科技工程的实施奠定了坚实基础,意义重大,影响深远。

  [据每日航天网站2018年8月6日报道]美国航空航天公司宣布由NASA资助和管理的“光学通信和传感器验证”(OCSD)任务取得里程碑式进展,曾于2017年11月发射至国际空间站的两颗1.5U立方星成功验证星地激光通信技术。激光器以硬装方式安装在卫星上,因而无需安装光束转向镜进而可简化激光通信系统,但卫星需转动以定向激光。卫星装有高精度姿态控制系统小型星跟踪器,指向精度为0.025°,约是同等大小卫星的40倍。卫星还装有水工质推进系统,将水加热成蒸汽后排出产生推力,相对传统化学推进系统更安全。卫星采用热控设计使水不冻结。与传统射频通信系统相比,该激光通信系统更小、更轻、速率更高,且安全性更好。数据传输速率达到100兆比特/秒,是目前同等大小卫星传输速率的50倍。通常高速激光通信只能由较大卫星完成,此次试验是世界首次立方星激光通信试验。两颗卫星还验证了逼近机动性,通过星载GPS接收机确定相对位置,机动到彼此相距20英尺的距离。在后续交会逼近验证任务中,卫星将安装低成本的相机、信号灯、激光测距仪。OCSD任务后续还将进行一系列激光通信和交会逼近试验。(中国航天系统科学与工程研究院 贾平)返回搜狐,查看更多

  中国科学院网站1月20日报道,我国首次开展的星地高速相干激光通信试验成功,此次试验是国内首次在轨相干激光通信试验,由2016年8月16日发射的“墨子”量子卫星进行,成功达到了5.12Gbps数据、图片和视频的传输速率能力。

  据介绍,试验任务达到预期效果,取得圆满成功,标志着我国在空间高速信息传输这一航天技术尖端领域走在了世界前列,为后续天地一体化信息网络国家重大科技工程的实施奠定了坚实基础,意义重大,影响深远。

  作者:瑷敏工作室

卫星激光通信具有通信容量大、传输距离远、保密性好等优点,是建设空间信息高速公路不可替代的手段,也是当前国际信息领域的前沿科学技术。尤其是高轨星地激光通信技术,技术难度极大,是当前各国竞相开发的热点。

责任编辑:

  此次由中科院上海光学精密机械所牵头研制的星地高速相干激光通信载荷是2012年在中科院支持下启动,2016年8月16日实验载荷搭载“墨子号”量子卫星发射升空,2016年12月28日至2017年1月15日开展了首轮在轨测试,实现了星地距离1000公里以上,低仰角(20度左右)情况下,下行单路通信速率5.12Gbps,并成功进行了图像传输,图片清晰;同时也进行上行PPM调制直接通信,通信速率20Mbps。

  卫星激光通信具有通信容量大、传输距离远、保密性好等优点,是建设空间信息高速公路不可替代的手段,也是当前国际信息领域的前沿科学技术。尤其是高轨星地激光通信技术,技术难度极大,是当前各国竞相开发的热点。

  策划:白璐

此次试验由哈尔滨工业大学马晶、谭立英教授所带领的卫星激光通信团队负责。该团队取得了多项技术突破,攻克了多项国际难题,开创了国际卫星激光通信发展的新局面。一是试验链路跟踪稳定,在距地球近4万公里高度的卫星与地面站之间,攻克光束“针尖对麦芒”般的高精度捕获难题,有效克服了卫星运动、平台抖动、复杂空间环境等因素影响,成功实现光束信号的快速锁定和稳定跟踪,有平均捕获时间2.5秒,1小时跟踪稳定度为100%。二是传输速率高,国际首次实现了高轨星地激光双向通信,最高速率达5Gbps,国际领先。三是通信质量好,国际上首次实现了高轨星地600Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、5Gbps多种数据率的激光通信,误码率均优于10-6。四是采用多项自主创新先进技术,在卫星与地面间首次采用波分复用激光通信技术,并对高速激光信息接收与转发、远距离高速激光通信大气影响补偿等多项关键技术进行了验证,为后续军民业务应用奠定了基础。

  星地相干激光通信载荷总指挥陈卫标介绍,这是我国首次开展星地高速相干激光通信试验,在轨测试的完成,表明该载荷已具备持续开展双向激光通信实验的能力,对我国高速相干激光通信技术来说,具备里程碑的意义。

  此次试验由哈尔滨工业大学马晶、谭立英教授所带领的卫星激光通信团队负责。团队取得了多项技术突破,攻克了多项国际难题,开创了国际卫星激光通信发展的新局面。一是试验链路跟踪稳定,在距地球近4万公里高度的卫星与地面站之间,攻克光束“针尖对麦芒”般的高精度捕获难题,有效克服了卫星运动、平台抖动、复杂空间环境等因素影响,成功实现光束信号的快速锁定和稳定跟踪,有平均捕获时间2.5秒,1小时跟踪稳定度为100%。二是传输速率高,国际首次实现了高轨星地激光双向通信,最高速率达5Gbps,国际领先。三是通信质量好,国际上首次实现了高轨星地600Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、5Gbps多种数据率的激光通信。四是采用多项自主创新先进技术,在卫星与地面间首次采用波分复用激光通信技术,并对高速激光信息接收与转发、远距离高速激光通信大气影响补偿等多项关键技术进行了验证,为后续军民业务应用奠定了基础。

  监制:光明网科普事业部

卫星激光通信实现创新跨越发展,是我国航天科技自主创新和军民融合发展的典范。近年来,国防科工局在航天发展中,始终坚持国家引领,瞄准技术前沿。此次试验任务,国防科工局近二十年如一日,支持哈工大从预先研究到完成海洋二号低轨卫星对地激光通信试验,再到实践十三号卫星成功实现高轨卫星对地激光通信,有力地保障了从基础技术研究到飞行产品验证再到推进产业化发展的良性循环。

3983金沙官网 23983金沙官网:中华夏族民共和国打响做到星地高速激光通讯实验,眼去眉来。 5.12Gbps速率下图像传输效

  卫星激光通信实现创新跨越发展,是我国航天科技自主创新和军民融合发展的典范。近年来,国防科工局在航天发展中,始终坚持国家引领,瞄准技术前沿。此次试验任务,国防科工局十余年如一日,有力保障了从基础技术研究到飞行产品验证再到推进产业化发展的良性循环。(邱学雷、邹维荣)3983金沙官网 3

  横亘银河,古老传说中的牛郎与织女是如何“暗送秋波”;浩渺太空,随着人类探索太空的步伐不断深入,又该怎样在无垠之中“飞鸽传书”?随着航天技术的不断发展,目前已有数以千计的各类飞行器夜以继日围绕地球高速运转,尤其需要与地面站或相互之间高效通信,如何在太空铺设信息“高速路”成为当务之急。空间激光通信利用激光束作为载波,在空间直接进行语音、数据和图像等信息双向传送,近年来已经得到各太空军事大国的广泛关注与研究,或将为人类未来走向太空和空天军事应用带来显著的“革命性”变革。

该团队坚持自主创新,集智攻关,汇集国内优势研发力量,攻克了多项国际难题,获得了70多项国家授权发明专利,取得了2项国家科技发明奖,研制了5代适应不同轨道卫星的终端产品,实现了卫星激光通信终端从无到有、从大到小、从重到轻、从低轨到高轨的重大跨越,构建了高轨、低轨和地面的激光通信试验试用体系,为超大容量高分辨率对地观测数据中继和传输提供技术支撑。同时,该技术还将用于天地一体化信息网络工程等重大航天工程任务,在带动产业发展的同时,打造航天科技军民融合创新的新局面。

  激光通信具有通信速率高、保密性强等优点,是未来空间宽带骨干网的首选。其中相干激光通信技术具有十 Gbps 量级通信速率、接收灵敏度高、可全天时工作等技术优点,是未来空间高速通信组网的重要手段,成为国内外数据中继、宽带通信组网的主流方案。欧美都在着手开展相关研究,目前欧空局的欧洲数据中继计划已经采用了相干激光通信技术实现了1.8Gbps 在轨应用,美国激光中继计划实现了2.88Gbps 演示验证。

3983金沙官网 4

  星地高速相干激光通信实验载荷由上海光机所牵头负责,上海微小卫星研究中心、上海技术物理研究所、光电技术研究所等研制单位合作。该载荷采用相干激光通信体制,最高通信速率达到5.12Gbps,同时具备多速率切换,数据、图片和视频等多业务传输的能力,用以验证相干激光通信技术用于星间和星地链路的可行性,为组网应用奠定基础。

  “太空Wifi”就要到来

3983金沙官网 5 低仰角过境时的通信速率5.12Gbps时的通信距离和误码率

  “你好,世界!”这句看似普通的话,来自美国国家航空航天局录制的一段长为37秒的高清视频。它跨越太空和大气层回传到地面用时3.5秒。虽然在如今的“4G时代”这个速率有些不值一提,但若不是采用了激光通信技术,传统的无线电传输则至少需要10分钟。

  此次试验是世界首次1550nm波段相干激光通信在轨试验。激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。相干激光通信技术具有接收灵敏度高、可全天时工作等特点,是未来空间高速通信组网的重要手段,可克服高分辨率成像卫星等数据传输有限的瓶颈,特别适用于空间超远距离(数万公里)卫星间的高速激光通信。

  遨游在太空的航天器如何与地球保持通信,语音、数据甚至是图像和视频又是如何传输的?曾几何时,人们就曾利用“烽火狼烟”接力通信,将千里之外的边关战事信息第一时间传递至内地。从上个世纪60年代激光发明之后,利用激光进行无线光通信就成为研究的热点。空间激光通信主要利用激光作为载体,将信息加载到激光上发送,并在外太空等自由空间内进行传输,到了接收端经过一系列光电变换就可实现信息的传输和通信。

  相比第一代的几十、数百Mbps速率的直接探测激光通信技术,第二代的空间相干激光通信技术速率可达到数Gbps,乃至数十Gbps,是国际上高度关注的前沿高科技技术。

  相比于传统的无线电通信方式,空间激光通信技术采用光波作为信息载体,拥有更大的可利用频带。同时,激光通信大大降低了通信过程中信息被截取的可能性,保密性和安全性更好,还有效避免了全球无线电频谱资源匮乏的困境。空间激光通信系统所拥有的更小体积、更轻质量和更低功耗,也是助力其走向太空的动力源泉。预计美国国家航空航天局最早将于2019年发射该演示系统的通信卫星并建立地面站,届时将实现从“烽火狼烟”到“太空Wifi”的革命性改变。

  在这之前,欧美等发达国家已投入大量人力物力开展激光通信技术研究。2007年,欧空局率先与美国合作,在两颗卫星之间,采用1064nm波段、多路复接方式实现了5.6Gbps的相干激光通信。2013年,美国宇航局在月球和地球之间建立了激光链路,演示激光通信的下载和上传数据的能力。2014年6月6日,美国航天局宣布利用激光束把一段时长37秒的高清视频,从国际空间站传输到地面,只用了3.5秒,而传统技术下载需要至少10分钟。2015年,欧空局又实现了低轨与高轨卫星之间的相干激光通信,通信速率达到1.8Gbps,开辟了利用相干激光通信进行数据中继的先河。

3983金沙官网 6

  信息“高速路”如何铺设

  激光通信已经深刻融入信息时代每个人的“网络”生活,但说到为航天器建一个太空通信“高速路”,还是最近几年的事。早在2008年,美国和德国的两颗卫星就使用激光终端成功在太空进行了“飞鸽传书”,在相距5000公里的宇宙空间借助光学链路实现了数据传输。

  在空间激光通信领域,美国作为传统航天大国格外上心。在此之前,美国就通过开展“激光通信演示系统”、“国际轨道空间站光通信”、“同步轨道轻量技术实验”、“火星激光通信演示系统”和“转型卫星通信系统”等一系列项目研究积累了坚实的技术基础。2014年6月,美国成功进行了“激光通信科学光学载荷”试验,借助光通信和传感演示项目对微小卫星搭载激光通信终端实现卫星间和星地激光通信进行了初步探索。与此同时,欧洲、日本相继开展了星间激光通信试验,俄罗斯也曾利用激光通信将电子数据回传到地面接收站,并一口气传输了2.8GB的太空数据。

  这些航天大国之所以聚焦空间激光通信,正是看到了其在未来空间通信中的巨大应用前景。目前,美国正在积极开展“激光通信中继演示验证”,计划借助卫星完成地面两个接收站间的激光中继通信试验,实现真正的太空“鸿雁传书”。

  加快实现星“光”闪耀

  空间激光通信的出现,有效解决了无线电通信保密性差、抗干扰能力弱等军事应用短板,或将开启未来空间军事应用数据传输的新时代。同时,空间激光通信在民用领域也将大有可为,美国国内已有数家商业公司投入巨资开展空间激光通信网络研究及建设,将进一步推动空间激光通信的实用化进程。

  无论是现代军事对抗还是未来太空军事应用,都对空间通信和天地间信息传输提出了较高应用需求。在2008年正式开始的“数据中继卫星系统”中,欧洲航天局就应用了空间激光通信终端。目前,欧洲航天局已经实现了世界上首个实际应用并投入运营的空间激光通信系统“欧洲数据中继系统”项目,一举解决了欧盟“哥白尼哨兵”系统、未来地球观测等空间任务海量数据的传输问题。同时,日本也积极开展“先进空间光通信技术卫星”计划,旨在通过开发适合搭载小型卫星的超小型激光通信终端,实现遥感图像和遥测数据的激光通信传输。预计日本将于2019年发射“激光数据中继卫星”,实现其所有空间遥感和侦察卫星数据链路的初步整合。

  未来,空间激光通信有望成为星地间数据传输的关键技术,并实现与地面光纤网络的互补,进而建立起包含卫星和大气层内外的立体交叉激光通信网,彻底颠覆现有的全球通信系统,成为满足物联网时代信息传输需求的大带宽高速通信网络。当然,空间激光通信要想加速投入军事应用并进入“寻常百姓家”,还面临着空间传输损耗大、光信号衰减、发射与接收瞄准困难以及超远距离传输等诸多问题。但随着相关技术的不断改进升级,借助空间激光通信实现太空“暗送秋波”终将不是梦。(以上图片来源于网络)

  “科普中国-军事科技前沿”原创作品,转载请注明来源。

本文由3983金沙官网发布,转载请注明来源

关键词: