科技日报记者 陆成宽
9月15日，由中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“空天院”）自主研制的500毫米口径激光通信地面系统在帕米尔高原正式建成，并进入常态化运行阶段。这是我国首个业务化运行的星地激光通信地面站，其建成打通了星地激光通信全链条业务流程，将进一步推进星地激光通信的工程化应用，改变了我国目前卫星数据接收仅靠微波地面站的现状。
随着我国航天技术的快速提升，卫星技术呈现变革性发展的态势，卫星探测产生的数据呈几何级增长，海量数据无法及时下传的问题日益突出。该问题严重制约了我国太空资源的高效利用。但是，仅依靠设施规模扩充和局部技术指标提升，已无法满足未来星地高速通信的需求，迫切需要颠覆性创新技术体制以彻底解决星地通信速率瓶颈问题。
星地激光通信以激光为载体，可实现卫星与地面之间的高速信息传输，是未来星地高速通信的重要手段。“区别于传统的微波通信，星地激光通信的优势在于可用频谱资源极其丰富、带宽可达数太赫兹（THz），相较于微波通信提高了十倍至近千倍。”空天院高级工程师李亚林说，如果将频段比作道路，那么微波X频段是单车道，微波Ka频段是四车道，而激光可容纳成百甚至上千车道。此外，激光通信系统重量轻、体积小、功耗低、保密性强，能够满足星地海量数据传输需求。
但是，星地激光通信存在易受多云、雨雪等天气和大气湍流影响的问题，合理的站址选择能在很大程度上降低复杂非稳态大气信道导致的光束质量恶化，提高星地激光通信的性能和可用度。位于第一阶梯的帕米尔高原地区平均海拔高、气候干燥，是极优良的站址地点。激光通信地面站所在的帕米尔高原慕士塔格峰区域大气条件好、视宁度优，可媲美世界一流光学站址，且气候干燥少雨，全年均可开展星地激光通信任务，为星地激光通信的业务化运行提供了优良的条件。
“2019年，空天院开始在自然条件恶劣的帕米尔高原选址星地激光通信地面站。”空天院高级工程师、中国遥感卫星地面站喀什站站长王建平介绍。
“项目团队先后突破了大气信道预测及任务规划调度、激光信号的快速捕获建链和自适应光学校正、复杂大气条件下的无误码传输等一系列关键技术，实现了夜间星地激光通信的常态化运行。”李亚林介绍，近期，项目团队又攻克了白天强大气湍流、强背景光下的可靠星地激光通信难题，首次成功完成了白天星地激光通信业务化运行试验。该项工作将星地激光通信的可用时段提高了近一倍，进一步支撑了星地激光通信地面站的业务化运行。
（空天院供图）
