航天員景海鵬、陳冬生活在天宮二號的時間里,我們親眼見證兩位航天員與總書記通話,在太空泡茶、跑步、種菜,甚至還能收看新聞聯(lián)播!而實現(xiàn)這一切天地的“親密接觸”全依賴于空間通信技術(shù)。
習近平總書記與神舟十一號航天員通話
本文介紹一種空間通信技術(shù),它有“太空寬帶”之稱,受到各大技術(shù)強國的普遍“追捧”,它就是空間激光通信。
空間激光通信“?!痹谀?/strong>
目前,衛(wèi)星上常用的微波通信由于載波頻率的限制,通信速率在應(yīng)用上已經(jīng)接近極限,微波通信逐漸變得“心有余而力不足”。
空間激光通信是以激光為載波,激光的頻率很高,比微波的頻率高3-4個數(shù)量級,有非常巨大的通信容量,可以輕松實現(xiàn)10Gbps以上的通信速率,采用復(fù)用的手段能獲得Tbps以上的通信速率,輕松實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的實時傳輸。
另外,空間激光通信還具有抗干擾能力強、抗截獲能力強、安全保密性好、體積小重量輕功耗低等優(yōu)點,通信的質(zhì)量更高。
NASA利用LADEE建立地月激光通信鏈路,通信速率可達622Mbps
如何實現(xiàn)空間激光通信
簡單點說,空間激光通信就是將信息電信號通過調(diào)制加載在激光上,通信的兩端通過初定位和調(diào)整,再經(jīng)過光束的捕獲、瞄準、跟蹤建立起動態(tài)光通信鏈路,然后光再通過真空或大氣信道傳輸信息。
空間激光通信系統(tǒng)是極其復(fù)雜的。它包括了光源系統(tǒng),發(fā)射和接收系統(tǒng),信標系統(tǒng),捕獲、瞄準、跟蹤(APT)系統(tǒng)以及其它輔助系統(tǒng)。其中,捕獲、瞄準、跟蹤(APT)分系統(tǒng)是空間激光通信系統(tǒng)所特有的系統(tǒng)。
APT分系統(tǒng)主要負責空間激光通信鏈路的建立和保持,由于空間激光通信終端的光束發(fā)散角非常小,為微弧度量級,這對APT系統(tǒng)提出了非常高的要求,跟瞄精度達到1μrad左右。這個精度被日本學者喻為在日本東京觀測富士山上一支移動的繡花針的針尖。
哪些才算空間激光通信