激光技术

36氪首发 | 卫星激光通信企业「氦星光联」完成

 

图片来源:NASA

根据2022年2月NSR公司发布的第四份光卫星通信报告。2031年,卫星光通信设备市场将达到20亿美元,主要服务于各种卫星星座的建设。行业将以47%的复合年增长率来加速增长,预计未来10年对激光通信终端设备的需求可能达到6000多台。目前,国内外的通信卫星星座主要包括中国航天科技集团“鸿雁”星座(300 颗)、中国航天科工集团“ 虹云” 星座( 156 颗) 和“ 行云” 星座( 80 颗) 、 中国电子科技集团“ 天地一体化”( 80 颗 ) 、国 外 “ Kuiper” 星 座 ( 3236 颗 ) , “Telesat”星座(298 颗),“Starlink”网络(1.2 万颗)等星座。这些星座大都由低轨道微小卫星组成,并将激光通信列为其骨干传输链路方式之一。

图片来源:空客

《中国航天:国外卫星激光通信技术发展分析》

中发前沿基金投资总监张家炜表示,卫星互联网的建设从功能发展上看,动力、存算、通信要先行。就通信方面,不依赖频率资源的高速、高通量、高可靠的激光通信路径已然清晰,与微波通信互补并存。

《新光电:微小卫星激光通信系统发展现状与趋势》

氦星光联的潜在竞品有限,例如德国的Mynaric公司。该公司提供了Condor的光学星间链路的星载终端,以及可用于飞机进行空对空或空对地数据链路的名为Hawk的机载终端。OISL可以通过红外激光连接卫星、高空飞机、无人机和地面系统等,其中Condor MK3型终端在太空中可以提供高达100Gbps的传输速率,传输距离可达5000千米。

2021年12月,NASA开始试验其第一个双向激光通信中继演示,该系统耗资3.2亿美元,数据传输速率比传统的射频通信系统快10~100倍,国际空间站是实验阶段后的首个操作用户,预计传输速率可达1.2Gbps。美国太空发展局也在2021年发射4颗“下一代太空体系架构”关键技术验证卫星,验证星间及卫星与无人机之间的激光通信技术。据NASA预计,到2030年,光通信技术将成为空间通信网络的主流。该激光通信网络可以在各相关方之间无缝运行,最终大大提高卫星通信的效率,并降低通信的成本。

优势之外,激光通信也具有一定劣势,尤其是在空地通信方面,地球的大气层和云带来了很大的挑战。由大气层的气候条件、空间环境温度变化、太阳等背景光的因素带来的外部干扰,以及平台振动和相对运动的影响,卫星激光通信的稳定性仍有较大提升的空间。由于激光波束很窄,当对地通信受到恶劣天气的干扰时,必须有替代调整方案,激光信号转由其他地方的接收器来接收。

千域空天创始人蓝天翼发现,在2022年8月初,一名乌克兰的用户使用Starlink终端进行测试,其IP地址却显示在西雅图,有可能是星间激光通信链路已经生效。在8800km的距离,能做到200ms的延迟,非常具有实用价值。有了星间激光通信,俄乌区域的信息战与情报战就有了全新的态势。

通信,是一个国家的根本战略需求。尤其是在国家安全领域,通信对情报的传递有重要的意义。

参考阅读

图片来源:欧洲航天局

围绕地球的星间与星地通信,只是空间激光通信的一部分。面向广阔的星辰大海,月球探索与深空计划,才是人类未来的核心目标。由于现代的太空探测的任务更加复杂,有更多的数据要收集和传送,因此需要更高带宽的传输技术,而光通信可以满足要求。

《国际航空:卫星激光通信时代即将到来》

自20世纪80年代中期开始,欧洲便开始研究卫星激光通信技术,是全球卫星激光通信技术发展最快的地区。欧洲已经实现全球首次星间激光通信技术、相干激光通信技术验证,拥有全球最高的已验证星间激光通信速率。星地激光通信方面,欧洲成功验证地月激光通信、低轨卫星与地面激光通信。除瑞士、德国等欧洲国家外,美国与日本也有非常雄厚的研发基础。

当前,美国、欧洲、日本等均在加速卫星激光通信技术的研发。

搭载在卫星上的激光通信系统,是卫星星座各个卫星节点间的激光链路的根基。近年来,典型微小卫星激光通信系统包括美国的OCSD和CLICK、日本的VSOTA和FITSAT和国内的行云T5。此外,商业化终端也正在形成,包括瑞士的OPTEL-μ、德国的Mynaric CONDOR 和SA photonics Nexus等。氦星光联也将发力商业化终端市场。

成立于2021年的「氦星光联」,是对标Starlink星上激光通信技术的民营企业,致力于低功耗、小型化星载激光通信终端以及地面通信接收系统的研制,主要产品矩阵涵盖了宇航级核心光电器件、超高速通信单板、激光通信终端以及地面信号收发超级终端系统。公司以对行业的深入理解以及持续创新来解决卫星互联网中,高成本、低速率、高延迟的通信痛点,目前已在深圳、上海、北京等多地布局,建成数千平研发中心和实验室,并正在筹建激光通信终端智能工厂。