近日,我国成功完成超40万公里、地月双向高速激光通信试验,这一重大突破,相当于在地球和月球之间搭建起了一条稳定、高速的太空信息通道,让我国正式拥有地月高速通信的核心基础设施,为后续月球和深空探测等任务奠定了通信根基。
有人好奇,这套新系统到底有多快?一组直观数据就能看懂:月球向地球回传数据的速率可达100兆比特每秒。以往传回一张8K超高清月球全景照片,需要耗时四五分钟,如今仅需12秒就能完成传输,速度提升数十倍。这项颠覆性的通信技术,究竟厉害在哪?
激光通信,可以理解为用激光充当看不见的太空“网线”来传输数据。

咱们平时用的5G、未来的6G,还有空间站“信使”天链中继卫星、服务月球背面的鹊桥二号,用的都是微波通信。微波就像往水里扔块石头——波纹一圈一圈往外扩散,覆盖面大、穿透力强,天生适合“广撒网”。但广撒网的代价是:如果传播距离太远,能量就会散掉。
激光正好反过来。它不扩散、能量高度集中,就像是一根被拉直的“光线水管”,管子有多粗,流量就有多大,所以速度快、带宽超大,保密性还极强。但也正因为激光不会扩散,发射和接收两端必须分毫不差地对准,这也是地月通信最难的地方。

中国科学院空间应用中心联合国内多家单位,五年攻关,闯过了地月激光通信路上三道“拦路虎”。
第一道难关,是要“万里穿针”。地球和月球相隔40多万公里,激光发射的时候角度稍微偏一点,等光束跑到月球那边,偏差就会拉大到好几公里,真的是失之毫厘,差之千里。科研团队想出全新的双向捕获跟踪办法,把卫星轨道误差、地面望远镜变形、大气折射、光飞过去的时间差,所有影响因素全部算进去校正。地球和天上的设备一边运动一边互相瞄准,牢牢把激光链路对上对准。
第二道难关,是要“千里辨音”。激光跑40多万公里,等落到地面的时候,信号已经弱得可怜。团队用上超导单光子探测技术,再配合专门的信号算法,就好像在喧闹的大街上,要听清楚一根针掉在地上的动静,从一大堆杂乱光线里,把那一点点有用的激光信号挑出来。
第三道难关,是要“百兆秒传”。科研团队研发大带宽信号处理技术,再加上纠错算法兜底,就算环境干扰很大,数据照样可以高速往外分发。

试想一下:未来航天员登陆月球,在月球流畅拨打高清视频电话,甚至开启实景直播,是不是有些科幻?现在,有了这条“地月信息高速路”,再加上其他前沿技术不断突破,或许这些科幻场景有一天真的能够成为现实。