中国干成了一件改写航天史的大事:地月双向激光通信首次成功! 没错,就在2026年8月26日,中科院空间应用中心正式官宣——我国在40万公里外的地月之间,建起了双向激光链路。这不是实验室里的理论验证,是实打实的在轨实测,信号已经回来了。
过去谈月球探测,人们最容易盯着火箭能飞多高、探测器能走多远。可航天器真到了几十万公里之外,另一个问题马上摆到桌面上:数据怎么又快又稳地送回来?照片越来越清晰,仪器越来越多,通信这条路如果太窄,再先进的探测器也可能遇上“堵车”。
8月26日,中国科学院空间应用工程与技术中心披露,我国地月激光通信试验取得重要突破。科研团队在超过40万公里的距离上成功建立双向激光链路,首次实现我国地月双向高速激光通信,意味着中国空间激光通信能力已经由近地轨道、高轨进一步推进到地月尺度。
承担此次任务的是远距离逆行轨道A星。空间应用中心牵头,与之江实验室共同研制卫星激光通信试验载荷,同时联合中国科学院云南天文台、上海微系统与信息技术研究所建设地面系统。经过一年多在轨测试,天上的终端和地面的望远镜终于把这条跨越40万公里的“光路”接通。
激光通信听起来像是把无线电换成激光,实际上难度完全不是“换根线”。激光束很窄,能量集中、带宽大,但也意味着必须瞄得极准。卫星高速运动,地球不断自转,大气还会折射光线。发射方向只要出现很小偏差,经过40万公里放大后,就可能差出数公里。说得形象一点,这不是百步穿杨,而是隔着地月距离追着移动的针眼穿线。
瞄准之后还有“听清”。激光传播到地面时已经极其微弱,月光、星光和城市灯光还会在旁边“抢话筒”。科研团队利用高灵敏度单光子探测和信号处理技术,从复杂背景噪声中识别有效信号。深空通信到了这个距离,既要发得准,也要收得到。
速度则让这次突破更有现实分量。试验初步实现上行1.25兆比特每秒、下行100兆比特每秒。科研人员举例,一幅8K月面高清图像,如果使用5兆比特每秒级传统微波链路,下传约需4到5分钟;采用百兆比特每秒级激光链路,大约12秒即可完成。激光并不是比无线电传播得更快,真正提高的是单位时间能够承载的数据量。
更有意思的是,这颗卫星本身就经历过一次“逆风翻盘”。2024年3月,远距离逆行轨道A星和B星组合体发射后,因为上面级飞行异常,没有准确进入预定轨道。科研团队随后重构轨道并实施多次机动,双星组合体历经123天、约850万公里航程,于同年7月进入预定任务轨道,8月完成分离。此后两星又与低轨试验卫星建立星间测量通信链路,构成国际首个基于远距离逆行轨道的地月空间三星星座。
这段经历颇有点“差点没赶上考场,后来还做出了加分题”的味道。远距离逆行轨道具有稳定驻留、低能进入和低能转移等特点,是连接地球、月球和深空的重要轨道资源。这次激光通信试验,又让此前的轨道技术积累和新的通信能力接到了一起。
今年以来,中国空间激光通信还连续取得进展。1月底,中国科学院空天信息创新研究院完成每秒120吉比特星地激光通信业务化应用实验。3月,中国科学院光电技术研究所等单位又在最远约4.07万公里条件下,实现上下行对称每秒1吉比特双向高速通信,链路连续保持超过3小时。如今距离进一步拉到40万公里量级,技术推进的脉络已经越来越清楚。
当然,一次试验成功并不等于月球已经接上随时可用的“太空宽带”。激光通信会受到云雾、大气扰动和天气条件影响,对捕获、跟踪、对准和地面站布局都有很高要求。未来更现实的方向,是让激光通信与成熟的微波通信互相补位,把高速传输和稳定保障结合起来。
