世界首次！飞机与静止卫星实现3.6万公里激光通信|光学|地面站|激光束|激光通信|静止卫星|飞机

随着空间激光通信技术的飞速发展，实现跨平台、长距离的高速率数据传输已成为提升航空及国防通信能力的关键。近日，欧洲航天局（ESA）与空客（Airbus）公司协作，成功演示了全球首次飞机与地球静止轨道（GEO）卫星之间的激光链路通信试验。该试验利用一道极窄的激光束，在高速飞行的飞机与距地3.6万公里的卫星间建立了稳定连接，数据传输速率达到2.6 Gbps，实现了此前仅地面光纤网络能达到的性能水平。本次演示由欧洲空间局、空客防务与航天公司、荷兰应用科学研究组织（TNO）及德国 TESAT 公司共同完成。在法国尼姆进行的试飞中，空客 UltraAir 激光终端展现了卓越的性能，持续数分钟保持无误码传输。这一突破性成果证明了激光通信技术在航空、航海及国防安全领域实现超视距、高带宽连接的巨大应用潜力。

图源：ESA

跨越3.6万公里距离的稳定激光链路

在两个地面固定终端之间建立激光链路已颇具挑战，而在高速运动的飞机与GEO卫星之间实现这一目标，则对系统动态精度提出了苛刻要求。在距地3.6万公里的轨道上，卫星相对于地面保持静止，而飞机却始终处于振动、气流扰动和持续运动状态。激光通信系统必须克服大气湍流、云层遮挡和温度变化等复杂干扰因素，同时确保光束实现极高精度的实时对准。

图源：Airbus

空客防务与航天公司互联智能业务负责人 François Lombard 阐述了这项技术挑战的难度：“在如此远的距离上，于两个移动目标之间建立激光链路在技术上极具挑战性。持续的运动、平台本身的振动以及大气扰动，都对系统精度提出了极高要求。”在此次演示中，飞机搭载的 UltraAir 激光终端成功实现了对卫星的快速捕获与锁定，并维持了足够长时间的稳定连接，充分验证了其持续高通量传输能力。在2.6 Gbps的传输速率下，下载一部高清电影仅需数秒。

除了民用价值，该技术的战略维度同样显著。TNO太空部主任 Kees Buijsrogge 从地缘政治角度评价称：“这次突破证明，我们的工业界通过在安全激光通信领域引领战略技术，正在加强欧洲的安全及其自主性。”由于激光束发散角极窄且所用波长不可见，其本质上难以被探测或截获。对于在争议环境中行动的国防用户而言，这为提升通信韧性和行动安全性提供了绝对优势。

从“太空数据高速公路”到空天一体：

欧洲激光通信的演进历程与基建支撑

此次机载演示并非孤立事件，而是欧洲研发实用化激光中继能力十余年的厚积薄发。欧空局（ESA）的欧洲数据中继系统（EDRS，通常被称为“太空数据高速公路”）利用地球静止轨道中继卫星，通过激光链路接收来自低地球轨道（LEO）航天器的数据并传输至地面站，无需等待传统的下行传输窗口。

图源：ESA

低轨卫星大约每100 min绕地球一圈，但在每次过境期间，与特定地面站的视线接触时间可能仅有10 min左右。EDRS通过地球静止轨道节点实现连续的光学中继，解决了这一瓶颈问题，大幅提升了可通信时间并降低了延迟。其背后的技术精度要求极高：激光终端必须在接近4.5万公里的距离上定位并锁定目标，而其中一个平台相对于地球的运动速度可能高达8 km/s。此次实现的新型飞机对 GEO卫星链路，实际上是将这一成熟的航天概念成功拓展到了航空领域。

目前，机载UltraAir终端已成为更广泛的欧洲光通信生态系统的一部分。空客荷兰公司开发的LaserPort光学地面站，能够与低轨、中轨和地球静止轨道卫星建立双向链路，速率范围涵盖2.5 Gbps 至100 Gbps，并具备扩展至太比特（Tbps）级吞吐量的潜力。这些系统支持干线传输、馈电链路和数据中继应用，与射频系统相比，具有无需频率许可运营和每比特传输成本大幅降低的优势。此前，如 CREOLA 等项目已成功在数天内维持了速率达9 Gbps的双向光学馈电链路。

重塑卫星连接格局：

HydRON网络下的航空、

海上与国防应用愿景

随着全球数据流量持续激增，传统射频（RF）频谱变得日益拥挤且受到严格监管，卫星网络面临的压力剧增。尤其是在较低轨道上，传统射频频段正遭遇严重的带宽瓶颈。欧空局关于激光通信的资料显示，在此环境下，光链路具有决定性优势。由于激光束的发散度远低于无线电波，它们能在更远的距离上传输更大量的数据，同时具有更高的安全性和更低的截获风险，且规避了复杂的频率许可限制。

图源：ESA

欧空局的部门主任Laurent Jaffart表示：“此次演示展示了光学系统如何能够支撑欧洲及其他地区的安全通信。这一成就证明了光通信能够为我们成员国带来变革性的安全连接，尤其是解决了在严苛条件下建立快速激光通信、使其能够规避干扰和探测时所遇到的技术挑战。”

基于这一突破，欧空局提出了HydRON（高通量光学网络）愿景，旨在将空中、天基和地面节点集成到一个可扩展的架构中，以应对日益增长的数据需求。欧空局光学与量子通信办公室负责人Harald Hauschildt指出：“空中用户与卫星网络之间的光通信是欧空局议程上的重中之重。连接高空伪卫星（HAPS）和飞机的高数据率、低延迟链路，对于商业及韧性驱动应用而言同样不可缺。”目前，ARTES计划下的 HydRON Element Gbps的双向光学地面链路。这一技术的普及，将为商业航空乘客、争议空域内的军用飞机、海上舰船以及偏远陆地区域的交通工具提供一条实现强韧、高速连接的康庄大道。

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本文转载自“中国激光评论”，原标题《世界首次！飞机与静止卫星实现3.6万公里激光通信》。

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