地月之间第一次跑通双向激光通信,真正的变化是通信链路的距离量级变了。之前空间激光通信多用在近地轨道,现在跳到了40万公里外的地月尺度,距离一上来,通信要解决的矛盾就整个换了。
为什么改用激光。微波在地月尺度带宽有限,而月球科研站、载人登月真正缺的是把数据回传的能力。高分影像、科学载荷的数据量,靠传统微波链路传,一张8K月面图要四五分钟;激光带宽大一个量级,这次下传做到百兆量级,同一张图压到十几秒。所以瓶颈从传得慢变成能传多少,这是结构性的。
难点在于方向性和信号强度这一对矛盾。激光方向性好,带宽就大,瞄准也更难:40万公里外,光斑要始终对准地面望远镜,必须把卫星轨道、望远镜装调误差、大气折射、光飞行时延都补偿进去。信号强度方面,光束到地面只剩几个光子,得靠能数单个光子的探测器接收,再从噪声里提取信号。这两点是把"能看"变成"能通"的工程门槛。
再看两个限制。一是速率不对称,下行100Mbps、上行1.25Mbps,回传快而上传慢,是现阶段的工程取舍,说明它仍是试验验证,离稳定运营还有距离。二是大气依赖,激光过大气会被云和湍流削弱,地面站选址和天气都会影响可用性,这部分要算进运维成本。
从ISAC的角度补一句:空间激光通信和感知本来就是一体两面,链路跑通之后,测距、测速这类感知能力会一并获得。这件事的价值不在这次速率数字,而在它把地月高速传输从可能变成了可行,后续要等它常态化运营才完全兑现。#我国首次实现地月双向高速激光通信#
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