1月5日消息，最近，中国航天科工二院25所所级指挥李铁龙和他的同事一直往返于北京与山东威海两地。联合了航天企业、高校和政府三方优势的威海激光通信先进技术研究院正在逐步成熟。在这里，二院25所和威海市以航天技术创新为起点，着力激光通信技术，正在为太空信息传输架起一道“高速路”。

追“热点”，抢下技术高地

“随着卫星互联网的发展进程，海量数据传输成为发展重点，现在的微波技术难以支撑，国内外航天领域不约而同地选择发展激光通信技术。”25所激光通信产品设计师乔元哲介绍。

星间激光通信是星座组网最核心的技术之一。星间传输距离远、环境复杂、卫星平台高速运动等导致激光星间通信难度大，其中波束对准技术被形容为在太空中“针尖对麦芒”。

然而，相比传统的微波通信，空间激光通信优势显著，是星间组网的首选方案。激光通信的容量是微波通信的百倍，另外激光射频能量集中在窄窄的光束内，几乎不可能被截获，保密性能优越，并且激光通信终端设备重量和功耗都比较低，还可以应用于不同轨道面之间的信息传输。

卫星星座在太空中“居高临下”，为包括偏远山区、远洋深海在内的全球用户提供服务，满足国家级、企业级客户和普通人的通信需求，激光通信技术在卫星间、星地间传输海量信息，架起太空信息传递“高速路”。

此前，我国已经在多颗卫星上开展了激光通信技术验证。面向更遥远的深空探测，激光通信将是更理想的通信手段，未来地球与月球、火星建起直连通信链路，老百姓待在家里就能看到中国深空探测器的“现场直播”。

“未来，卫星互联网将从微波时代转向激光时代。”李铁龙总结，25所研制的星间激光通信终端产品已经在部分星座建设项目中参与竞标，获得了该领域专家的认可，并在今年中国航天大会上亮相。

什么是空间激光通信技术？

大多数人对空间激光通信技术了解并不多。空间激光通信技术的核心在“激光”二字，即用激光作为信息载体进行空间(包括大气空间、低轨道、中轨道、同步轨道、星际间、太空间)通信。

与微波空间通信相比，激光空间通信的长处不言而喻，如波长比微波波长明显短，具有高度的相干性和空间定向性，这也就决定了空间激光通信具有一系列优点。如通信容量大，激光的频率比微波高3至4个数量级，因此作为通信的载波有更大的利用频带。

光纤通信技术可以移植到空间通信中来，目前光纤通信每束波束光波的数据率可达20Gb/s以上，并且可采用波分复用技术使通信容量上升几十倍。因此在通信容量上，光通信比微波通信有巨大的优势。同时，空间激光通信技术还有着重量轻、功耗和体积小、建造和维护经费低等特点。

由于激光的发散角很小，所以能量高度集中，这样一来落在接收机望远镜天线上的功率密度高，发射机的发射功率可大大降低，功耗相对较低；空间激光通信的能量利用率的提高又使得发射机及其供电系统的重量减轻;激光的波长短，在同样的发散角和接收视场角要求下，发射和接收望运镜的口径都可以减小。

如此一来，空间激光通信就摆脱了微波系统巨大的碟形天线，拥有了既小又巧还功能强大的特点。最难能可贵的是，激光具有高度的定向性，发射波束纤细，激光的发散角通常在毫弧度，有效地提高抗干扰、防窃听的能力。

拥有着以上这些强大功能，空间激光通信技术的前景可谓十分广阔。伴随着信息时代对于高速率信息传输的需求日益迫切，以及支撑空间激光通信的光学、光电子学、微电子学、计算机、控制科学、材料科学与技术水平的提高，空间激光通信将呈现出以下几个发展趋势。

一是通信速率越来越高，伴随着高精度动态跟踪这一核心技术取得突破后，提高激光通信系统的速率和带宽是必然举措。

二是通信模式越来越丰富，从最初的单向信息传输、发展到双向对称信息传输、中继转发通信模式，乃至将来的信息组网。

三是立体空间覆盖，空间激光通信从星际链路逐渐向星地、星空、空空、空地和地面间链路拓展，实现立体空间覆盖，构建天空、地一体化的无缝通信系统。

“三驾马车”为技术赋能

从空中俯瞰威海市，陆地如犄角般探出海去，威海激光通信先进技术研究院与哈尔滨工业大学威海校区坐落在此，共同站在“角尖”瞭望大海。

在航天重大工程任务中，二院25所的技术用在了细微且关键之处。25所研制的天问一号相控阵测量敏感器保证火星车安全着陆，嫦娥五号上的微波雷达圆满完成交会对接任务，立足航天产业发展，25所重点布局了微波探测、光电探测、先进通信三大主力产业。

哈尔滨工业大学是国内激光通信领域的“先行者”，曾在2012年承担我国“海洋二号”卫星的星地激光通信星上终端项目，技术实力得到了业内的广泛认可。此前，哈工大与25所合作研制过一型激光通信产品，为后续合作打下基础。

在威海，二院25所与哈工大的合作更近一步。今年，二院25所与威海市政府、哈尔滨工业大学（威海）共建激光通信先进技术研究院，深度融合成立激光通信先进技术联合实验室，聚焦空间激光通信、星间路由基带技术、海洋舰船激光通信、水下激光通信等领域。

“如何对出海渔船进行跟踪管理，一直是威海市政府的难题。”同时担任威海激光通信先进技术研究院院长的李铁龙说，航天技术能有效满足地方渔业管理的需求，助力海洋经济发展、带动地方产业转型升级。

企业、学校、政府“三驾马车”正形成合力。作为企业方，25所积极走出永定路，结合地方发展寻求新机遇；哈工大希望把科研实力与产业发展相结合，培养行业需要的人才；坐拥丰富的海洋资源，威海市期待航天技术为社会发展注入新动能，优化产业、留住人才。

商业航天领域的发展前景吸引了一批高科技企业，面对行业竞争，李铁龙有充足的信心：“技术是通用的，关键是如何做精、做专，把技术发挥到极致。”

文章来源： 激光行业观察，新华社