高分辨率遥感、对地观测与多源空间信息快速汇聚需求不断增长的背景下,如何将“天上获取的海量数据”高效、稳定、安全地下传到地面,成为释放天基信息能力的关键环节;传统星地通信在带宽与效率上存在先天限制,尤其在高频次成像、应急监测、海洋与生态持续观测等场景中,下传“堵点”很容易演变为应用“断点”。星地激光通信具备高带宽、低截获概率、频谱占用压力小等优势,被认为是面向未来海量数据下传的重要方向。但其工程化、业务化落地受多因素耦合影响,稳定性与可用度的验证始终是核心问题。此次实验由中国科学院空天信息创新研究院组织实施,依托塔县激光地面站自主研制的500毫米口径星地激光通信系统,与AIRSAT-02卫星开展业务化应用验证,通信速率达到120Gbps。实验结果表明,链路运行稳定、下传数据质量良好,实现秒级捕获建链、较高建链成功率以及最长百秒级连续通信,累计获取数据规模达数十太比特,并成功处理出高质量遥感影像。这是在该团队此前完成10Gbps、60Gbps验证基础上的新进展,体现出我国星地激光通信能力由“可用”向“更好用、更常用”迈进。 从原因看,超高速星地激光通信的难点并非简单“提速”。卫星平台微振动会放大指向误差,大气湍流会引发光束扰动与闪烁,地面天气与非稳态信道带来快速衰落和传输不确定性;同时,超高速信号处理、误码控制、链路快速建立与保持等环节也对系统能力提出更高要求。,本次实验在卫星硬件不作改动的前提下,通过在轨软件重构挖掘载荷潜力,将能力由60Gbps提升至120Gbps,表明了软硬协同与系统级优化在工程应用中的实际价值,也为后续同类载荷能力释放提供了可借鉴的技术路径。 从影响看,120Gbps级业务化验证具有多重意义:一是为高分辨率遥感、视频遥感、多光谱与多源载荷的高频观测提供更高效的下传通道,有望缩短“获取—下传—处理—应用”的整体链路时延,提升业务时效;二是为灾害监测、应急处置等对时效要求极高的任务提供更大余量,推动空间信息服务由“事后分析”向“近实时支撑”推进;三是为未来天基信息网络与地面光纤网络的衔接提供关键支撑,使激光链路有望成为连接天地的高速“骨干通道”,推动数据更顺畅进入地面算力与行业应用体系。 从对策看,实现超高速业务化应用,需要在“收得稳、收得准、收得快”上形成体系能力。针对大气湍流引起的高频扰动,通过更实时的光学畸变校正与跟踪控制,提升弱光信号的稳定捕获与耦合效率;针对高速传输中的信号损伤与非线性畸变,通过数字域补偿、协议优化与误码控制,确保低误码率与可靠传输;针对非稳态大气信道的快衰落问题,通过自适应传输控制提高吞吐效率,尽可能释放信道容量。同时,业务化运行还需要将实验能力固化为可持续流程,包括链路调度、运行保障、数据处理闭环与环境适应机制等,持续验证可用度、稳定性与经济性。 从前景判断看,星地激光通信要成为海量空间数据下传的主通道,除了单次速率突破,更关键在于网络化与规模化能力建设。随着地面站网布局逐步完善、设备指标迭代升级、运行经验持续积累,激光通信有望更突破星地传输速率瓶颈,并在多星多站协同、全天候保障、链路智能调度诸上形成系统能力。面向未来,若能在更复杂气象条件、更多轨道与任务场景中保持高可用度,并与数据处理和行业应用链条高效衔接,将为构建天地一体化融合的空间信息网络体系提供基础性支撑。
从实验室攻关走向业务化运行,我国星地激光通信技术正进入自主创新加速阶段;这项突破既反映了科研人员“从0到1”的原创能力,也展示了通过系统集成实现“从1到N”的工程化能力。随着空间基础设施持续完善,该技术有望深入提升太空数据获取与利用效率,为数字中国建设注入更强的航天支撑。