（三）日本致力于激光通信終端小型化研究

日本主要采取國際合作的方式進(jìn)行空間激光通信技術(shù)研究，早期開展的“地面軌道間激光通信演示驗(yàn)證”（GOLD）等項(xiàng)目取得了巨大的成功，實(shí)現(xiàn)了世界首次低軌衛(wèi)星與地面站及移動光學(xué)地面站之間的激光通信試驗(yàn)。近年來，為保持空間激光通信技術(shù)方面的優(yōu)勢，日本開始向激光通信終端小型化、輕量化、低功耗方向發(fā)展。

“空間光通信研究先進(jìn)技術(shù)衛(wèi)星”計(jì)劃。日本“空間光通信研究先進(jìn)技術(shù)衛(wèi)星”（SOCRATES）計(jì)劃旨在驗(yàn)證適用于50千克級小衛(wèi)星的“小型光學(xué)通信終端”（SOTA）。2014年5月，“小型光學(xué)通信終端”搭載低軌小衛(wèi)星發(fā)射入軌，并于2014年8月至11月間成功開展了低軌衛(wèi)星對地激光通信試驗(yàn)?！靶⌒凸鈱W(xué)通信終端”總質(zhì)量僅為5.8千克，最遠(yuǎn)通信距離達(dá)1000千米，下行通信速率10兆比特/秒，可構(gòu)建絕對安全的全球光通信網(wǎng)絡(luò)，使得飛機(jī)、衛(wèi)星收集的高分辨率圖像數(shù)據(jù)可通過空間激光通信鏈路下傳至地面站。

“激光數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星”計(jì)劃。日本2015年1月9日公布的新版《宇宙基本計(jì)劃》將“激光數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星”計(jì)劃正式列入其中，并于2015財(cái)年下?lián)芰?2.08億日元作為啟動經(jīng)費(fèi)。日本計(jì)劃2019年發(fā)射“激光數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星”，將當(dāng)前數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)的微波鏈路替換為激光鏈路，通過激光實(shí)現(xiàn)先進(jìn)光學(xué)衛(wèi)星等新一代高分辨率對地觀測衛(wèi)星之間的通信，預(yù)設(shè)通信速率達(dá)2.5吉比特/秒，屆時(shí)將使日本獲得更高速的實(shí)時(shí)觀測能力。

三、蘊(yùn)含巨大應(yīng)用價(jià)值

空間激光通信的高速率和高安全性將不斷滿足航天活動對空間數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸量和實(shí)時(shí)性日益增長的需求，必將使其成為未來空間通信的主要形式。深入挖掘和利用空間激光通信蘊(yùn)含的巨大應(yīng)用價(jià)值，對增強(qiáng)當(dāng)前空間信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、安全性以及未來深空探測意義重大。

（一）滿足信息化戰(zhàn)爭對通信帶寬不斷增長的需求

現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭對通信帶寬的需求越來越大，如戰(zhàn)場遙感測繪信息、實(shí)時(shí)戰(zhàn)斗高清圖像、強(qiáng)干擾復(fù)雜電磁環(huán)境下的指令交互等無一例外需要穩(wěn)定的信息傳輸技術(shù)做保障，使得對通信系統(tǒng)帶寬資源需求急劇增長。傳統(tǒng)微波衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于成本高昂，且衛(wèi)星軌道資源和頻譜資源日益緊缺，難以滿足作戰(zhàn)人員獲取實(shí)時(shí)戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)的迫切需求?？臻g激光通信系統(tǒng)具有巨大的帶寬提升空間，可實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠充分保證戰(zhàn)場海量信息的實(shí)時(shí)性傳輸。同時(shí)，激光收發(fā)裝置和信號處理裝置體積小、重量輕、功耗低，星上配備多個(gè)激光收發(fā)裝置具備可行性，為后續(xù)發(fā)展多天線激光通信技術(shù)奠定基礎(chǔ)，從而可進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸速率，保證戰(zhàn)場信息的及時(shí)傳輸。

（二）保證戰(zhàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性

戰(zhàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性對于確保作戰(zhàn)單元信息優(yōu)勢的全程獲取和作戰(zhàn)效能的充分發(fā)揮至關(guān)重要。傳統(tǒng)的微波通信技術(shù)由于頻譜規(guī)劃的公開性以及信號旁瓣泄露問題，使得敵方極易通過信號偵收設(shè)備進(jìn)行信號的分析和破解，造成安全隱患。同時(shí)，成熟的高功率寬帶電磁脈沖技術(shù)也會使傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信技術(shù)在戰(zhàn)場上被干擾，失去戰(zhàn)場制信息權(quán)?？臻g激光通信具有高安全性特點(diǎn)，很難被竊取和干擾，完全避免了傳統(tǒng)微波通信技術(shù)存在的不足，其極強(qiáng)的方向性波束使得信號的泄露幾乎可以忽略不計(jì)，且激光通信的高頻率和高帶寬也將使傳統(tǒng)的干擾壓制手段失效。

（三）實(shí)現(xiàn)近地任務(wù)和深空任務(wù)高效空間通信

激光通信技術(shù)有望使數(shù)據(jù)傳輸速率比射頻通信提高至少10～100倍，可在從低地球軌道到星際的所有空間區(qū)域中大幅提高數(shù)據(jù)傳輸速率，使近地任務(wù)和深空任務(wù)的空間通信更加高效。更高的數(shù)據(jù)傳輸速率意味著未來能從太陽系內(nèi)任何位置傳輸直播視頻，還可增加載人深空探索任務(wù)的通信帶寬，從而幫助研究人員更快地采集科學(xué)數(shù)據(jù)，研究塵暴或航天器著陸等突發(fā)事件，甚至從其他行星表面發(fā)送視頻?？梢韵胂?，空間激光通信網(wǎng)絡(luò)一旦建立，人類或?qū)㈤_啟至月球的快速可靠的數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò)，甚至還可以連接至火星和更遙遠(yuǎn)的星球，為人類征服遙遠(yuǎn)的星辰提供重要的通信支持。（北京航天情報(bào)與信息研究所，張保慶）

轉(zhuǎn)載請注明：北緯40° » 國外空間激光通信技術(shù)發(fā)展分析