激光通信将成“超级太空宽带”？

本报特约记者 张亦驰 本报记者 刘 扬 美国航天局（NASA）6日宣布，该机构5日利用激光束在3.5秒内把一段时长37秒的高清视频从国际空间站传送回地面，成功完成一项“可能根本性改变未来太空通信的技术演示”。实际上，人们对卫星激光通信的研究已有很长时间了，很多国家也进行过试验和演示。激光通信和传统的微波通信相比有很多优势，但需要克服的瓶颈也不少。短时间内，激光通信还无法代替传统微波通信，但其在军事领域的应用前景广阔。四大优势无可匹敌 据美国航天局介绍，在这次试验中，他们利用极为细小的激光束传输数据，速率可比现有基于无线电波的通信方式提高10倍到1000倍。“这就好比从拨号上网升级到了宽带上网。”负责这一项目的工程师波格丹·瓦伊德说。这项试验只用了3.5秒就成功传回高清视频，相当于传输速率达到每秒50兆，而传统技术需要至少10分钟。 一名不愿透露姓名的中国航天专家8日接受《环球时报》记者采访时表示，美国之前曾从月球探测器上向地面进行过一次激光通信，又在地面完成过一次，这次通过国际空间站将高清视频传回来，表明激光传输技术是可行的，完全可以作为下一步进行更高速率传输和实用性通信的技术基础。这次试验证明，最主要的需求是可以满足的，比如NASA与国际空间站之间进行激光通信。 这名专家介绍称，激光通信最大优势在于通信容量大、速率高。因为激光的频率比微波射频高3-4个数量级，作为通信的载波，具有更大的可用频带。第二项优势在于功耗低。第三，激光通信的设备体积小、质量轻。第四是保密性好，可有效防止窃听并提高抗干扰能力。正是由于激光通信的众多优势，不少航天大国纷纷开展相关研究。美国早在上世纪90年代，就用航天飞机进行了激光通信试验。法国人则进行过卫星之间的激光传输，解决了信号捕捉的问题。日本曾试验过光通信卫星，掌握了基本的技术。中国也曾在“海洋-2号”卫星上进行过激光通信试验。三大瓶颈制约应用 这名专家称，无论是从月球，还是从国际空间站往地面进行激光传输都不可避免遇到大气层衰减问题，从这次试验来看，这个问题应该已获得突破。激光在大气中传播时，受到大气的影响比较严重，云雾、雨雪以及尘埃都会极大地妨碍、吸收光波传输，因此，其全天候传输能力较差。而对于军事任务而言，这一点将是十分致命的。 第二是接收机与发射机之间瞄准困难。激光束具有极高的方向性，目前只能通过机械装置进行定向，这也给发射和接收点之间的瞄准带来困难，这对发射和接收设备的稳定性和精度提出了很高要求，而且操作也更为复杂。NASA承认，此次试验的一大挑战是让空间站发出的激光束“极度精确地”锁定位于美国加州小镇赖特伍德的地面站。NASA称，由于空间站距地面400公里，运行时速高，这一任务“好似在9米开外，于行走中始终用激光指针瞄准某根头发的末梢”。 此外，远距离传输问题有待解决。此次激光通信试验，空间站与地面之间的距离约400公里左右，而通信卫星通常在3.6万公里高的轨道上。因此这项技术想要实用，还需要克服远距离传输导致的信号衰减，以及信号延时等问题。 “太空宽带”的军用潜力不可小视 专家认为，尽管激光的空间传输受大气损耗十分严重，但在大气层外的卫星之间以及卫星与星际探测器之间则影响较小，因此，激光通信或许会率先应用在这个领域。NASA就宣称，这项技术可用于空间站和“好奇号”火星探测器之间的快速通信。一些中继通信卫星也可采用激光通信方式。一旦较好地解决了大气损耗问题，未来侦察卫星可利用这项技术将更多的地面图像以更快的速度传回地面，一颗卫星将相当于几颗卫星，甚至十几颗卫星。此外，激光通信还能够进行对潜艇通信，解决长期以来困扰潜艇通信的一系列难题。▲