我們正處在一個關鍵的拐點,人類正在為全球經濟構建一個全新的基礎層——“在軌云”。一個驚人的數據揭示了這一變革的規模:以美國的Starlink為例,由于每顆衛星普遍搭載3-4個激光鏈路,隨著在軌衛星的增加,激光器總量估計已超過15000個,理論上可形成超過1.5萬條以上并發鏈路,單鏈路設計速率可達100Gbps至200Gbps。SpaceX 已開始推廣 "Starlink Mini Lasers"(星鏈小型激光器),旨在為第三方衛星提供高達25Gbps的空間數據傳輸服務。
這場革命的核心驅動力,正是星間激光鏈路——衛星之間通過激光進行直接通信的技術。星間激光鏈路的意義遠不止于“讓網速更快”,它正在催生一系列顛覆性的未來應用。
星間激光鏈路,正在推動一場顛覆性變革
趨勢一: 從“點對點”到“太空互聯網” (網絡化與商業化)
衛星網絡的終極目標,是構建一個由成千上萬顆衛星通過激光鏈路緊密連接的“太空互聯網”,實現真正的全球無死角、高帶寬覆蓋。為實現這一目標,標準化和商業化是必經之路。目前,像德國的TESAT、Mynaric等公司正在大力推動激光通信終端的標準化和批量生產,這將極大降低成本,加速全球太空互聯網的建設進程。
趨勢二:把數據中心搬到太空 (太空算力)
這是一個更具顛覆性的前沿概念——“太空算力”,即在太空中部署數據中心。其背后的核心動因是,地面上以AI大模型訓練為代表的超大規模計算,正面臨“能源”和“散熱”兩大難以逾越的瓶頸。人工智能對能源貪婪的渴求是驚人的。據行業分析,到2030年,一個大型AI訓練集群就可能需要高達8吉瓦的電力負荷——相當于8座核反應堆的輸出功率。當陸地電網已不堪重負,地面不再是發展的基石,反而正在成為瓶頸。而在太空,這些問題迎刃而解。
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要實現這些“軌道數據中心”之間的數據高速交換和算力協同,星間激光鏈路正是那條不可或缺的“信息大動脈”。
趨勢三:不止于通信,還有超精準“太空標尺” (精密測距)
除了通信,激光的另一個天生優勢是精密測距。由于激光的方向性極佳,用它來測量衛星間的距離,精度遠超傳統微波手段。例如,歐洲下一代“伽利略”全球導航系統已計劃為其衛星搭載激光終端,其目標是在45000公里的鏈路上,實現小于5厘米的測距精度,以此提升整個導航系統的定位精度和自主運行能力。
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星間激光鏈路到底如何定義?
簡單來說,星間激光鏈路,就是在兩顆以每秒數公里高速飛行的衛星之間,用一束極其精準的“激光手電筒”來傳遞信息。這與傳統的衛星微波通信截然不同——微波通信像是用“大喇叭”向一個寬泛的區域廣播信號,而激光通信則是用一束高度聚焦的光束進行“點對點”的私密通話。
與傳統微波通信相比,這種太空中的“光纖”具備四大核心優勢:
速度快、容量大:激光的波長比微波短得多,頻率也更高,這意味著它能承載的信息量呈指數級增長。當前,星間激光通信的傳輸速率正從兆比特級(Mbps)大步邁向吉比特級(Gbps),甚至更高,為海量數據在太空中的實時傳輸提供了可能。
保密性極強:激光波束極窄,能量高度集中,發散角非常小。這使得信號在傳輸過程中幾乎不會泄露,如同兩顆衛星在說“悄悄話”,第三方極難進行竊聽或干擾,提供了無與倫比的通信安全性。
無需“搶車道”:傳統的無線電通信需要向國際電信聯盟(ITU)申請和協調寶貴的頻段資源,如同在擁擠的公路上“搶車道”。而激光通信使用的光頻段資源豐富,無需申請,使用起來更加便捷高效。
小巧又節能:在實現同等高通信速率的前提下,激光通信終端(即激光天線)的體積、質量和功耗,相比龐大的微波天線有著巨大優勢。這一點完美契合了現代衛星對載荷“輕量化、低功耗”的嚴苛要求。
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激光鏈路是如何建立的?
讓兩顆相距數千公里、以超音速飛行的衛星,互相用一束激光對準一個極小的接收器,其技術難度可想而知。這個過程被稱為PAT(捕獲、跟蹤、瞄準)系統,我們可以將其簡化為四個步驟,就像一次發生在太空中的“精準握手”:
第一步:各自就位(開環指向) 首先,兩顆衛星會根據自身的軌道數據,計算出對方此時此刻的大致位置。隨后,它們會控制自己的“激光炮臺”——光學天線,朝向那個預估的方向。
第二步:掃描搜索(主動端掃描) 其中一顆作為“主動方”的衛星,會發射一束經過特殊處理、稍寬一點的雷射信號,在預估的“不確定區域”內進行螺旋式或網格式掃描。這個動作就像在黑暗的房間里,用手電筒畫著圈尋找一個微小的目標。
第三步:發現并鎖定(雙端捕獲) 一旦另一顆“被動方”衛星的探測器捕捉到了這束掃描光,它會立刻做出反應,調整自己的姿態,并用自己的激光束“回敬”過去。當主動方也捕捉到對方的回應信號后,雙方就完成了雙向鎖定。
第四步:穩定通信(穩定跟蹤) “握手”成功后,雙方會不斷微調各自的光束,確保對準精度達到極致,從而建立起一條穩定、高質量的通信鏈路,正式開始高速傳輸數據。
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群雄逐“光”:全球太空激光競賽進行時
憑借其顛覆性的優勢,星間激光通信已成為全球航天強國和商業巨頭爭相布局的核心賽道。
歐洲: 歐洲的EDRS(歐洲數據中繼系統)堪稱太空中的“數據中繼站”。它由高軌衛星組成,專門為地球觀測等低軌衛星提供高速數據回傳服務。其主力衛星EDRS-A的星間激光通信速率已達到1.8Gbps。
美國 (NASA): 美國國家航空航天局(NASA)在該領域持續深耕。其LCRD(激光通信中繼演示)計劃不斷刷新紀錄,旗下的TBIRD項目已在軌演示了高達200Gbps的下行速率。未來的O2O計劃,更將為月球“阿爾忒彌斯”任務提供實時傳輸4K超高清視頻的能力。
美國 (商業巨頭): 商業航天公司是推動該技術大規模應用的主力軍。SpaceX的“星鏈”網絡不僅是全球最大的激光通信用戶,更在積極利用這些鏈路進行動態的網絡優化管理和保障全球服務的連續性。而亞馬遜的“柯伊伯計劃”也迎頭趕上,已成功完成了在1000公里距離上雙向100 Gbps的星間鏈路測試,技術實力不容小覷。
中國(國家隊和民企雙軌并進):我國于2020年首次開展低軌星間激光通信技術實驗,由LaserFleet公司研制激光通信載荷,實現了3000km以上的通信距離,速率達100Mbps。2024年1月“吉林一號”平臺02A01星、平臺02A02星,開展了我國首次星間激光100Gbps超高速高分辨遙感影像傳輸試驗并取得成功。2024年5月,由上海光學精密機械研究所研制的激光通信載荷隨智慧天網一號01星升空,該載荷能夠實現中軌星間萬公里級的高速信息互聯。2025年3月:極光星通“光傳01/02試驗星”成功完成國內首次在軌星間400Gbps超高速激光通信數據傳輸試驗,標志著我國星間通信速率進入全球第一梯隊。
我們正站在一個決定未來的臨界點上——星空不再只是仰望的對象,而正在成為可以被連接、被計算、被重構的新基礎設施。浩瀚宇宙,正向我們敞開前所未有的想象空間。
震有科技布局星間激光鏈路核心光電部件研發
在激光星間鏈路系統中,光學終端并非一個簡單的“收發盒子”,而是一個高度集成、極端苛刻的精密系統工程:它需要在高速相對運動中完成微弧度級的捕獲、跟蹤與瞄準(PAT),在強輻射、劇烈溫變和長期在軌運行條件下保持光軸穩定,同時還要在有限的體積、功耗和重量約束下,實現穩定的高速數據傳輸。
激光器、調制器、探測器、光電探測組件、高精度光機結構、以及與之配套的光電信號處理單元,構成了星間激光鏈路真正的“技術源頭”。它們直接決定了系統的鏈路預算、傳輸距離、速率上限、可靠性壽命,以及能否實現規模化量產。正是在這一背景下,震有科技(688418.SH)選擇將目光進一步前移——星間激光鏈路核心光電部件研發。
依托在衛星通信、光通信的長期技術積累,震有科技正系統性推進星間激光鏈路核心光電部件的研發與工程化布局。這并非簡單的“縱向延伸”,而是一次面向未來星座規模化部署的戰略選擇:通過掌握關鍵光電器件與子系統能力,為星間鏈路產品在性能、可靠性、成本與交付能力上構建長期優勢。
這一步,決定的不只是某一代產品的競爭力,而是震有科技在未來“在軌云”與“太空算力”體系中,是否具備持續參與、持續演進、持續供給的底層能力。
星間激光鏈路并非一次簡單的技術迭代,而是一場深刻的技術革命。它正在重塑太空通信的底層邏輯。星間激光鏈路不只是太空中的光纖,更是架起衛星互聯的骨干橋梁,它是支撐全球衛星系統、太空互聯網乃至太空計算基礎設施的絕對支柱。一個由光聯接的太空新時代已經開啟,震有科技愿與所有行業伙伴一道,共同迎接這個激動人心的未來。
震有科技
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