國(guó)際空間站首次利用激光傳輸數(shù)據(jù)

2012年10月2日，國(guó)際空間站在俄羅斯艙段首次通過(guò)激光將寬帶信息傳輸?shù)降孛嬲尽鬏敂?shù)據(jù)量為2.8Gbit，傳輸速度達(dá)到每秒125Mbit。

該空間激光通信系統(tǒng)由俄精密儀器制造系統(tǒng)公司和能源火箭航天公司共同研發(fā)。它從空間發(fā)射激光信號(hào)，再由地面接收站將激光解調(diào)成電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸。根據(jù)俄航天部門(mén)2012年2月進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)可在1000km距離內(nèi)以2～75Mbit/s的速度傳輸數(shù)據(jù)。

此次在國(guó)際空間站俄羅斯艙段進(jìn)行的激光通信技術(shù)試驗(yàn)名為SLS，試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)空間激光通信的硬件，并對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦蜻M(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)主要任務(wù)包括以下3項(xiàng)：①激光通信站載終端（LCOT）設(shè)備的安裝與使用；②在國(guó)際空間站上測(cè)試激光通信設(shè)備的工作情況；③驗(yàn)證激光通信線路的數(shù)據(jù)接收及發(fā)送程序。

與微波空間通信相比，激光空間通信的波長(zhǎng)短，并具有高度的相干性和空間定向性，這決定了空間激光通信具有以下優(yōu)點(diǎn)：①大通信容量。激光的頻率比微波高3～4個(gè)數(shù)量級(jí)，作為通信載波有更大的可利用頻帶。光纖通信技術(shù)可以移植到空間通信中來(lái)，目前光纖通信每束光波的數(shù)據(jù)率可達(dá)20Gbit/s，并且可采用波分復(fù)用技術(shù)使通信容量提高幾十倍。因此在通信容量上，光通信比微波通信有顯著優(yōu)勢(shì)。②低功耗。激光的發(fā)散角很小，能量高度集中，落在接收機(jī)望遠(yuǎn)鏡天線上的功率密度高，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率可大大降低，功耗相對(duì)較低。這對(duì)能源成本高昂的空間通信來(lái)說(shuō)是十分適用的。③體積小、重量輕。由于空間激光通信的能量利用率高，使得發(fā)射機(jī)及其供電系統(tǒng)的重量減輕；由于激光的波長(zhǎng)短，在同樣的發(fā)散角和接收視場(chǎng)角要求下，發(fā)射和接收望遠(yuǎn)鏡的口徑都可以減小。擺脫了微波系統(tǒng)巨大的碟形天線，重量減輕，體積減小。④高度保密性。激光具有高度定向性，發(fā)射波束纖細(xì)，激光的發(fā)散角通常在毫弧度，這使激光通信具有高度的保密性，可有效提高抗干擾、防竊聽(tīng)的能力。⑤建造和維護(hù)經(jīng)費(fèi)較低。

目前，國(guó)際空間站與地面的主要信息傳輸手段是衛(wèi)星電話，但衛(wèi)星信號(hào)并不是全天候存在。互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)依靠通信衛(wèi)星的Ku頻段，但網(wǎng)速不快。激光通信系統(tǒng)的運(yùn)用，將為航天領(lǐng)域快捷、可靠的空間通信開(kāi)辟新的道路。