（有片）12秒傳完8K月照！我國地月雙向高速激光通信實現重大突破

近日，我國成功完成超40萬公里、地月雙向高速激光通信試驗，這一重大突破，相當於在地球和月球之間搭建起了一條穩定、高速的太空信息通道，為後續月球和深空探測等任務奠定了通信根基。

那麼這套新系統到底有多快呢？以往從月球軌道上衛星傳回一張8K超高清月球全景照片，需要耗時四五分鐘，如今僅需12秒就能完成傳輸，速度提升數十倍。

具備速度快 方向準 保密性好等優點

本次地月雙向高速激光通信試驗，依託環月軌道衛星搭載的通信載荷與地面收發站開展雙向激光通信，測得鏈路上行速率約每秒1.25兆比特，下行速率約每秒100兆比特。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員 楊雷：從衛星到地面的速率快，那是因為一般來說衛星上獲取很多科學數據，需要傳下來，所以從衛星到地面要求速率快。上行主要傳一些遙控指令，這個信息量比較少，所以上行的速度慢。

據介紹，過去從月球軌道上的衛星要傳輸一幅8K月面高清圖像回到地面需要使用微波鏈路，用時大概4到5分鐘，而利用激光通信則僅需約12秒。

除了速度快，激光通信與傳統微波通信相比，還具備方向準、保密性好，以及設備輕巧等優點。

楊雷：在衛星上，需要通信設備，如果通信設備的體積、重量、功耗給定的情況下，激光通信的終端可以比傳統微波通信的速率提高十倍到一百倍。

成功解決三大難題

實現激光通信技術突破

深空激光通信領域一直存在幾大難題：對準難、信號弱、速率低。為了解決這三大難題，我國科研團隊經過五年的技術攻關，將其一一破解。

地月平均距離約38萬公里，而這次激光通信試驗距離達到40.5萬公里。這就好比「萬里穿針」。

楊雷：如果說光的發射方向偏三千分之一度，在四十萬公里之後，就要偏出去兩公里，所以發射方向的偏差都要控制在三千分之一度範圍之內。

科研團隊創新性地提出了適用於超遠距離、極微弱信號條件的雙向捕獲跟蹤方案，通過對衛星軌道、望遠鏡安裝、形變誤差、大氣折射、激光飛行時間等多種因素的計算和系統校準，使空間端與地面端能夠在運動中持續保持高精度對準，確保激光能精準照向衛星將要出現的區域。

信號傳到地面時已經弱到幾乎收不到，傳輸速度提不上去怎麼辦？面對這兩個問題，科研團隊突破了高速超導單光子探測技術和一系列複雜的高靈敏度通信信號處理算法，能夠從海量背景噪聲中甄別出有效信號。同時，科研團隊採用高階脈衝位置調製和高可靠信號處理方案，在極低信噪比條件下實現高碼率數據傳輸，確保海量探測數據能夠以高速度、低誤碼率地傳回地面。

將為我國深空探測研究

提供重要技術支撐

無論是月球探測還是更遠距離的深空探測，都會有海量數據從探測器上傳回地球，供科學家開展研究。那麼這項高速激光通信技術的突破將為未來我國深空探測研究提供重要的技術支撐。

專家稱，長期以來，我國在月球或其他行星探測中使用微波通信技術，傳輸速度相對較慢。在這種情況下，即使擁有再先進的探測器，採集的數據如果不能及時傳回地球，將會錯過很多寶貴的觀測時機，難以開展高效、精準的科學分析。

楊雷：科學數據的回傳速度，其實很大程度上決定了獲得的原創性科學成果的水平和質量。

為了讓探測數據能更快傳回地面實驗室，中國科學院空間應用工程與技術中心，聯合之江實驗室研製了DRO-A衛星激光通信試驗載荷，並聯合雲南天文台和上海微系統與信息技術研究所研製建設了地面激光通信系統。在中國科學院A類戰略性先導科技專項「地月空間遠距離逆行軌道探索研究」的組織實施下，經過五年科研攻關，最終實現這次技術突破。

中國科學院空間應用工程與技術中心副主任 王強：我們要構建國際月球科研站。在上面開展種類很多的科學實驗（試驗），這些科學實驗（試驗）會產生海量的數據，數據怎麼樣能夠傳輸回地球，這項技術的突破對打破瓶頸具有非常重要的意義，甚至對於未來人類走向更遠的深空，火星、太陽系等，具有更加重要的意義。

（來源：央視新聞）