地月之间,一条“信息高速路”刚刚打通。
据《科技日报》报道,中国科学院空间应用工程与技术中心透露,我国地月激光通信试验任务取得重要突破——在超过40万公里的地月距离上,成功建立起双向激光链路,首次实现地月双向高速激光通信。这标志着我国空间激光通信正式从近地轨道迈入地月空间。
三座大山:对准、信噪、速率
空间激光通信利用激光传输信息,带宽大、速度快、方向准、保密性好。但距离越远,技术挑战越大。中国科学院空间应用工程与技术中心研究员杨雷直言,深空激光通信一直扛着三座大山:距离动辄几十万公里,光束极难精准对准;信号传到地面时已经弱得几乎收不到;传输速度也一直提不上去。
地月间通信有多难?可以类比为“在40万公里外,将一束极细的光线精准穿过一个高速运动的‘针孔’”。发射端哪怕出现极其微小的角度偏差,抵达目标附近时也会产生数公里的位置误差。
运动中对准,噪声中“捞针”
科研团队想出的办法是:综合考虑卫星轨道、望远镜安装误差、大气折射、激光飞行时间等各种因素,让天上的卫星和地面的望远镜在运动中始终对准,确保激光精准照到预定位置。
但激光穿过40万公里到达地面时,微弱到只剩几个光子,地面望远镜能收到的信号少得可怜,月光、星光、城市灯光还会混进来捣乱。团队用上了能探测单个光子的“超灵敏探测器”,并开发了一套复杂的信号识别算法,从海量噪声中把有效信号“捞”了出来——好比在千里之外喧嚣嘈杂的闹市中,准确听清一根针落地的声音。
8K月面图,12秒传完
传输速度方面,团队通过技术攻关大幅提升了数据处理效率。此次试验初步实现上行1.25Mbps、下行100Mbps的通信速率。
杨雷举例说:一幅8K月面高清图像,用传统5Mbps微波链路下传约需4到5分钟;换成百Mbps激光通信后,只要约12秒。
从微波到激光,从近地到地月,这条40万公里的“信息高速路”一旦跑通,未来深空探测的数据传输格局,可能就此改写。
热门跟贴