我国首次实现地月双向高速激光通信

记者从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉，日前，我国在地月激光通信试验任务中取得重要突破，成功在超过40万公里的地月距离上建立起双向激光链路，首次实现地月双向高速激光通信。这标志着我国空间激光通信正式从近地轨道迈入地月空间。

△地月尺度双向激光通信示意图

空间激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式，具有带宽大、速度快、方向准、保密性好等优势。但距离越远，技术挑战越大。

据了解，深空激光通信领域一直存在几大难题：距离长达几十万公里，光束极难精准对准；信号传到地面时已经弱得几乎收不到；传输速度提不上去。

面对瞄不准的问题，科研团队想出了一套新办法：综合考虑卫星轨道、望远镜安装误差、大气折射、激光飞行时间等各种因素，让天上的卫星和地面的望远镜在运动中始终对准，确保激光能精准照到预定位置。这就好比在40万公里外，将一束极细的光线精准穿过一个高速运动的“针孔”。

如何解决信号弱的问题呢？科研人员使用能探测单个光子的“超灵敏探测器”，并开发了一套复杂的信号识别算法，从海量噪声中把有效信号“捞”出来。这就像在千里之外喧嚣嘈杂的闹市中，准确听清一根针落地的声音。

最后一道难关是提升传输速度。科研人员通过一系列技术攻关，大幅提升了数据处理效率。此次试验初步可实现上行1.25Mbps（兆比特每秒）、下行100Mbps的通信速率。传输一幅8K月面高清图像的话，用传统的微波链路下传需要大约4到5分钟，如果换成100Mbps激光通信后，只需约12秒。

相关技术突破使我国空间激光通信正式从近地轨道迈入地月空间，将为我国载人登月、月球科研站建设和深空探测提供重要技术支撑。