中新網北京9月15日電 (記者 孫自法)中國科學院空天信息創新研究院(空天院)自主研制成功的500毫米口徑激光通信地面系統，9月15日在新疆帕米爾高原慕士塔格峰區域一處海拔4800米山頂完成部署，標志著中國首個業務化運行的星地激光通信地面站正式建成，并進入常態化運行階段。
中國首個業務化運行的激光通信地面站，在新疆帕米爾高原一處海拔4800米山頂建成，遠處雪山為慕士塔格峰。中新網記者 孫自法 攝該地面站的建成打通了星地激光通信全鏈條業務流程，將進一步推進星地激光通信的工程化應用，改變中國目前衛星數據接收僅靠微波地面站的現狀。
滿足星地海量數據傳輸需求
隨著中國航天技術的快速提升，衛星技術呈現變革性發展的態勢，衛星探測產生的數據呈幾何級增長，海量數據無法及時下傳的問題日益突出，該問題嚴重制約了中國太空資源的高效利用。但是，僅依靠設施規模擴充和局部技術指標提升已無法滿足未來星地高速通信的需求，迫切需要顛覆性創新技術體制以徹底解決星地通信速率瓶頸問題。
中國首個業務化運行的激光通信地面站，在新疆帕米爾高原一處海拔4800米山頂建成，項目團隊成員在站上科研區工作。中新網記者 孫自法 攝中國科學院空天院高級工程師李亞林介紹說，星地激光通信以激光為載體，可實現衛星與地面之間的高速信息傳輸，是未來星地高速通信的重要手段。區別于傳統的微波通信，星地激光通信的優勢在于可用頻譜資源極其豐富、帶寬可達數太赫茲(THz)，相較于微波通信提高了十倍到近千倍。如果將頻段比作道路，那么微波X頻段是“單車道”，微波Ka頻段是“四車道”，而激光可容納成百甚至上千“車道”。此外，激光通信系統重量輕、體積小、功耗低、保密性強，能夠滿足星地海量數據傳輸需求。
全年均可開展星地激光通信任務
李亞林指出，星地激光通信存在易受多云、雨雪等天氣和大氣湍流影響的問題，合理的站址選擇能在很大程度上降低復雜非穩態大氣信道導致的光束質量惡化，提高星地激光通信的性能和可用度。
從中國大陸地理地形分布角度考慮，位于第一階梯的帕米爾高原地區具有平均海拔高、氣候干燥等特點，是極優良的站址地點。激光通信地面站所在的帕米爾高原慕士塔格峰區域大氣條件好，視寧度優，可媲美世界一流光學站址，且氣候干燥少雨，全年均可開展星地激光通信任務，為星地激光通信的業務化運行提供了優良的條件。
自2019年以來，中國科學院空天院在自然條件惡劣的帕米爾高原持續推進星地激光通信地面站建設，包括位于海拔約4800米的科研區和位于海拔3300米的保障區，激光通信地面系統部署在科研區，運維人員工作在保障區，未來將通過遠程操作方式實現長期可靠的業務化運行。
中國科學院空天院高級工程師、中國遙感衛星地面站喀什站站長王建平說，高海拔無人區站點的建設和運維非常不易，前期整個團隊在帕米爾高原上累計行程達30萬公里，進行選址、測量、論證、建設等工作；這里無人區無路無水無電，容易出現缺氧高原反應，還會有極端惡劣氣候，“面對這些困難，我們整個團隊扎根邊疆、團結協作共同完成了這項艱巨任務”。
規劃建設國家激光通信地面站網
建設過程中，中國科學院空天院項目團隊先后突破大氣信道預測及任務規劃調度、激光信號的快速捕獲建鏈和自適應光學校正、復雜大氣條件下的無誤碼傳輸等一系列關鍵技術，實現夜間星地激光通信的常態化運行。
中國首個業務化運行的激光通信地面站，在新疆帕米爾高原一處海拔4800米山頂建成，圖為夜空下的該站。中新網記者 孫自法 攝近期，項目團隊又攻克了白天強大氣湍流、強背景光下的可靠星地激光通信難題，首次成功完成白天星地激光通信試驗。這項工作將星地激光通信的可用時段提高了近一倍，進一步支撐了星地激光通信地面站的業務化運行。
據項目團隊介紹，目前，歐美、日本等發達國家正加速發展星地激光通信技術，布局建設星地高速激光通信網絡。中國星地激光通信發展也非常迅速，各項關鍵技術均已突破，正在開展工程化試驗試用，以支撐后續的規模化組網應用。
中國科學院空天院研究員、中國遙感衛星地面站主任黃鵬表示，星地激光通信地面站的常態化運行，將充分積累星地激光通信的工程應用經驗，為中國下一代星地海量數據傳輸體系規劃和中國新一代衛星地面站網建設奠定堅實的基礎。
他透露，中國科學院空天院當前正在規劃論證建設國家激光通信地面站網，通過在中國西南、西北和東部布局建設多個激光通信站進行組網，可以進一步克服天氣對星地激光通信的不利影響，大幅提高星地激光通信的可用度。(完)