激光通信將成“超級太空寬帶”？

本報特約記者 張亦馳 本報記者 劉 揚 美國航天局（NASA）6日宣布，該機構5日利用激光束在3.5秒內把一段時長37秒的高清視頻從國際空間站傳送回地面，成功完成一項“可能根本性改變未來太空通信的技術演示”。實際上，人們對衛星激光通信的研究已有很長時間了，很多國家也進行過試驗和演示。激光通信和傳統的微波通信相比有很多優勢，但需要克服的瓶頸也不少。短時間內，激光通信還無法代替傳統微波通信，但其在軍事領域的應用前景廣闊。四大優勢無可匹敵 據美國航天局介紹，在這次試驗中，他們利用極為細小的激光束傳輸數據，速率可比現有基于無線電波的通信方式提高10倍到1000倍?！斑@就好比從撥號上網升級到了寬帶上網。”負責這一項目的工程師波格丹·瓦伊德說。這項試驗只用了3.5秒就成功傳回高清視頻，相當于傳輸速率達到每秒50兆，而傳統技術需要至少10分鐘。 一名不愿透露姓名的中國航天專家8日接受《環球時報》記者采訪時表示，美國之前曾從月球探測器上向地面進行過一次激光通信，又在地面完成過一次，這次通過國際空間站將高清視頻傳回來，表明激光傳輸技術是可行的，完全可以作為下一步進行更高速率傳輸和實用性通信的技術基礎。這次試驗證明，最主要的需求是可以滿足的，比如NASA與國際空間站之間進行激光通信。 這名專家介紹稱，激光通信最大優勢在于通信容量大、速率高。因為激光的頻率比微波射頻高3-4個數量級，作為通信的載波，具有更大的可用頻帶。第二項優勢在于功耗低。第三，激光通信的設備體積小、質量輕。第四是保密性好，可有效防止竊聽并提高抗干擾能力。正是由于激光通信的眾多優勢，不少航天大國紛紛開展相關研究。美國早在上世紀90年代，就用航天飛機進行了激光通信試驗。法國人則進行過衛星之間的激光傳輸，解決了信號捕捉的問題。日本曾試驗過光通信衛星，掌握了基本的技術。中國也曾在“海洋-2號”衛星上進行過激光通信試驗。三大瓶頸制約應用 這名專家稱，無論是從月球，還是從國際空間站往地面進行激光傳輸都不可避免遇到大氣層衰減問題，從這次試驗來看，這個問題應該已獲得突破。激光在大氣中傳播時，受到大氣的影響比較嚴重，云霧、雨雪以及塵埃都會極大地妨礙、吸收光波傳輸，因此，其全天候傳輸能力較差。而對于軍事任務而言，這一點將是十分致命的。 第二是接收機與發射機之間瞄準困難。激光束具有極高的方向性，目前只能通過機械裝置進行定向，這也給發射和接收點之間的瞄準帶來困難，這對發射和接收設備的穩定性和精度提出了很高要求，而且操作也更為復雜。NASA承認，此次試驗的一大挑戰是讓空間站發出的激光束“極度精確地”鎖定位于美國加州小鎮賴特伍德的地面站。NASA稱，由于空間站距地面400公里，運行時速高，這一任務“好似在9米開外，于行走中始終用激光指針瞄準某根頭發的末梢”。 此外，遠距離傳輸問題有待解決。此次激光通信試驗，空間站與地面之間的距離約400公里左右，而通信衛星通常在3.6萬公里高的軌道上。因此這項技術想要實用，還需要克服遠距離傳輸導致的信號衰減，以及信號延時等問題。 “太空寬帶”的軍用潛力不可小視 專家認為，盡管激光的空間傳輸受大氣損耗十分嚴重，但在大氣層外的衛星之間以及衛星與星際探測器之間則影響較小，因此，激光通信或許會率先應用在這個領域。NASA就宣稱，這項技術可用于空間站和“好奇號”火星探測器之間的快速通信。一些中繼通信衛星也可采用激光通信方式。一旦較好地解決了大氣損耗問題，未來偵察衛星可利用這項技術將更多的地面圖像以更快的速度傳回地面，一顆衛星將相當于幾顆衛星，甚至十幾顆衛星。此外，激光通信還能夠進行對潛艇通信，解決長期以來困擾潛艇通信的一系列難題。▲