中新網(wǎng)北京9月15日電 (記者 孫自法)中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)自主研制成功的500毫米口徑激光通信地面系統(tǒng)，9月15日在新疆帕米爾高原慕士塔格峰區(qū)域一處海拔4800米山頂完成部署，標志著中國首個業(yè)務(wù)化運行的星地激光通信地面站正式建成，并進入常態(tài)化運行階段。

中國首個業(yè)務(wù)化運行的激光通信地面站，在新疆帕米爾高原一處海拔4800米山頂建成，遠處雪山為慕士塔格峰。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

該地面站的建成打通了星地激光通信全鏈條業(yè)務(wù)流程，將進一步推進星地激光通信的工程化應(yīng)用，改變中國目前衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收僅靠微波地面站的現(xiàn)狀。

滿足星地海量數(shù)據(jù)傳輸需求

隨著中國航天技術(shù)的快速提升，衛(wèi)星技術(shù)呈現(xiàn)變革性發(fā)展的態(tài)勢，衛(wèi)星探測產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈幾何級增長，海量數(shù)據(jù)無法及時下傳的問題日益突出，該問題嚴重制約了中國太空資源的高效利用。但是，僅依靠設(shè)施規(guī)模擴充和局部技術(shù)指標提升已無法滿足未來星地高速通信的需求，迫切需要顛覆性創(chuàng)新技術(shù)體制以徹底解決星地通信速率瓶頸問題。

中國首個業(yè)務(wù)化運行的激光通信地面站，在新疆帕米爾高原一處海拔4800米山頂建成，項目團隊成員在站上科研區(qū)工作。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

中國科學(xué)院空天院高級工程師李亞林介紹說，星地激光通信以激光為載體，可實現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的高速信息傳輸，是未來星地高速通信的重要手段。區(qū)別于傳統(tǒng)的微波通信，星地激光通信的優(yōu)勢在于可用頻譜資源極其豐富、帶寬可達數(shù)太赫茲(THz)，相較于微波通信提高了十倍到近千倍。如果將頻段比作道路，那么微波X頻段是“單車道”，微波Ka頻段是“四車道”，而激光可容納成百甚至上千“車道”。此外，激光通信系統(tǒng)重量輕、體積小、功耗低、保密性強，能夠滿足星地海量數(shù)據(jù)傳輸需求。

全年均可開展星地激光通信任務(wù)

李亞林指出，星地激光通信存在易受多云、雨雪等天氣和大氣湍流影響的問題，合理的站址選擇能在很大程度上降低復(fù)雜非穩(wěn)態(tài)大氣信道導(dǎo)致的光束質(zhì)量惡化，提高星地激光通信的性能和可用度。

從中國大陸地理地形分布角度考慮，位于第一階梯的帕米爾高原地區(qū)具有平均海拔高、氣候干燥等特點，是極優(yōu)良的站址地點。激光通信地面站所在的帕米爾高原慕士塔格峰區(qū)域大氣條件好，視寧度優(yōu)，可媲美世界一流光學(xué)站址，且氣候干燥少雨，全年均可開展星地激光通信任務(wù)，為星地激光通信的業(yè)務(wù)化運行提供了優(yōu)良的條件。

自2019年以來，中國科學(xué)院空天院在自然條件惡劣的帕米爾高原持續(xù)推進星地激光通信地面站建設(shè)，包括位于海拔約4800米的科研區(qū)和位于海拔3300米的保障區(qū)，激光通信地面系統(tǒng)部署在科研區(qū)，運維人員工作在保障區(qū)，未來將通過遠程操作方式實現(xiàn)長期可靠的業(yè)務(wù)化運行。

中國科學(xué)院空天院高級工程師、中國遙感衛(wèi)星地面站喀什站站長王建平說，高海拔無人區(qū)站點的建設(shè)和運維非常不易，前期整個團隊在帕米爾高原上累計行程達30萬公里，進行選址、測量、論證、建設(shè)等工作；這里無人區(qū)無路無水無電，容易出現(xiàn)缺氧高原反應(yīng)，還會有極端惡劣氣候，“面對這些困難，我們整個團隊扎根邊疆、團結(jié)協(xié)作共同完成了這項艱巨任務(wù)”。

規(guī)劃建設(shè)國家激光通信地面站網(wǎng)

建設(shè)過程中，中國科學(xué)院空天院項目團隊先后突破大氣信道預(yù)測及任務(wù)規(guī)劃調(diào)度、激光信號的快速捕獲建鏈和自適應(yīng)光學(xué)校正、復(fù)雜大氣條件下的無誤碼傳輸?shù)纫幌盗嘘P(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)夜間星地激光通信的常態(tài)化運行。

中國首個業(yè)務(wù)化運行的激光通信地面站，在新疆帕米爾高原一處海拔4800米山頂建成，圖為夜空下的該站。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

近期，項目團隊又攻克了白天強大氣湍流、強背景光下的可靠星地激光通信難題，首次成功完成白天星地激光通信試驗。這項工作將星地激光通信的可用時段提高了近一倍，進一步支撐了星地激光通信地面站的業(yè)務(wù)化運行。

據(jù)項目團隊介紹，目前，歐美、日本等發(fā)達國家正加速發(fā)展星地激光通信技術(shù)，布局建設(shè)星地高速激光通信網(wǎng)絡(luò)。中國星地激光通信發(fā)展也非常迅速，各項關(guān)鍵技術(shù)均已突破，正在開展工程化試驗試用，以支撐后續(xù)的規(guī)?；M網(wǎng)應(yīng)用。

中國科學(xué)院空天院研究員、中國遙感衛(wèi)星地面站主任黃鵬表示，星地激光通信地面站的常態(tài)化運行，將充分積累星地激光通信的工程應(yīng)用經(jīng)驗，為中國下一代星地海量數(shù)據(jù)傳輸體系規(guī)劃和中國新一代衛(wèi)星地面站網(wǎng)建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

他透露，中國科學(xué)院空天院當前正在規(guī)劃論證建設(shè)國家激光通信地面站網(wǎng)，通過在中國西南、西北和東部布局建設(shè)多個激光通信站進行組網(wǎng)，可以進一步克服天氣對星地激光通信的不利影響，大幅提高星地激光通信的可用度。(完)

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