中国首次星地激光通信试验成功于2011年

2012年3月2日,中国国防科工局在北京将“海洋二号”卫星正式交付给用户方国家海洋局。“海洋二号”2011年曾经搭载过中国首次星地激光通信试验并取得圆满成功,来自哈工大的马晶、谭立英科研团队使中国在星地激光通信这个世界前沿科研领域成为了领先国家。

星地激光通信属于卫星激光通信的一个组成部分,简单说是将卫星和地面用激光链接起来,形成跨越太空的信息高速公路,进行数据的传输。

星地激光通信应用后,能够扩展信息通道,比如同时进行3000个高清晰电视信道广播,约15000个普通电视信道广播;同时,可以保证传输数据的高保真,避免限于带宽等原因而进行的数据压缩,使传送的数据更加准确、可靠,从而将灾情判断和预报等情报服务的准确度大为提高。

美国、欧空局、日本都在下大力气,全力进行包括卫星激光通信在内的太空信息高速公路的研究。

实现星地激光通信,需要卫星和地面的两束光束极其准确地对接,否则,失之毫厘,差之千里。早于中国进行卫星激光通信研究的日本,曾这样形容:它相当于在东京用激光瞄准80公里外富士山上一个移动的针眼。

此外,这项技术试验对各项仪器设备的精度要求非常苛刻。以卫星激光通信样机为例,它由多光轴构成,对平行度要求极高,而机械调整定位经常在亚微米量级。亚微米是毫米的万分之一精度,靠单纯的机械加工根本无法完成,只有依靠科技人员不断调试才能达到要求的精度。

实现星地激光链路通信是20世纪90年代的世界前沿课题。经过近二十年的奋斗,中国科学家马晶、谭立英领导的团队在2011年实现了这一课题的成功试验。

1991年的春天,正在哈工大攻读硕士研究生的谭立英需要准备硕士论文选题。她认为星地激光链路通信是中国卫星信息传输急需解决的核心技术,该技术若能攻破,将给卫星通信领域带来革命。
但当时这方面中国几乎空白,没有经费支持与可指导的导师,谭立英的丈夫马晶给予了她支持。
1988年到1990年,马晶以访问学者的身份在欧洲核子中心从事高能物理实验研究工作。面对优越的工作和生活条件,他还是毅然决然地回到国内。

这对相知相助、心心相印的夫妻翻开了中国卫星激光通信研究的序页。他们在极为简陋的科研条件下开始了探索。

1995年日本进行了卫星激光通信的搭载实验。马晶、谭立英在卫星激光通信领域的概念研究引起了学校的关注,1996年,哈工大5000元的校基金解决了他们的燃眉之急;
之后,国防科工局基础科研预研基金、航天基金等经费支持陆陆续续补充进来,单元技术研究取得了突破;
2001年-2005年的五年间,在原国防科工委的大力支持下,哈工大卫星激光通信研究团队:完成了星地激光链路的星上光通信原理样机;研发了卫星激光通信地面动态演示验证测试系统;研制了国际上首套集成化高精度测试设备;在“十五”原理样机研制的过程中,国防科工局组织航天科技集团公司五院、哈尔滨工业大学、中科院等有关单位对卫星总体进行了充分的协调,确定了开展星地激光链路试验,并确定哈工大研制的原理样要以“海洋二号”卫星平台为背景。

2011年10月25日清晨,中国首次星地激光通信试验取得成功。这是中国卫星通信技术发展史上的一个重要里程碑。该项试验的成功,标志着中国在空间高速信息传输这一航天高技术尖端领域走在了世界发展前列。中国成为第2个成功进行卫星激光高速通信试验的国家。国际上第1次成功进行了卫星与地面直接探测高速星地激光通信试验

2012年2月21日,国防科工局系统工程一司在北京组织召开了星地激光通信试验评审会,评审专家认为,星地激光通信试验星上终端工作状态稳定,各项功能和性能满足研制总要求,星地激光通信试验实现了快速捕获、稳定跟踪和高速通信,圆满完成预定的在轨测试任务,达到国际领先水平。

“单个计算机很神奇,但是只有联起网来才能发挥更大的效应。星地激光链路链接的技术的就是为了验证卫星激光通信技术,为卫星的组网做准备,使得星地、星星之间链接起来,做到数据更加时时、准确的传输,为国计民生保驾护航!”马晶教授和谭立英教授带领的团队正在向下一个目标进发。

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