美德两国卫星曾实现20分钟在轨激光通信

2013-08-29 admin1 117

激光通信的原理

激光通信的原理与普通的无线电通信相类似。所不同的是,无线电通信是把声音、图像或其他信号调制到无线电载波上发送出去,而激光通信则是把声音、图像或其他信息调制到激光载波上发送出去。激光通信可分为地面大气通信、宇宙空间通信和光学纤维通信。

在较好的地面气候条件下,可以实现几十公里至上百公里间的定点激光通信。但是激光束一旦受到大气中云、雾、烟尘等因素的影响就会受到衰减和起伏扰动,使通信距离和通信质量都受到很大影响。为了克服激光地面大气通信的上述缺点,很多国家作了很大努力,并取得了可喜的成果。在这种通信系统中,载有通信信息的激光束沿着直径小于0.1毫米的优质光学纤维波导传输,从根本上排除了大气中各种衰减和干扰因素的影响。

在地球大气层外的宇宙空间,激光束基本上不受任何衰减和干扰影响,因此可实现极远距离间的定向通信联系。人造卫星和宇宙飞船之间的激光通信系统正在研究过程中。

利用激光的高定向、高亮度以及可沿空间不同方向和不同位置进行精细扫描的特性,人们可实现激光传真通信,即把图片、文件、样本、字迹等信息,通过激光束的扫描作用而转变为被调制了的电信息发送出去,在接收端通过解调制作用和显示设备,再把所传递的图像信号复现出来。

基于定向激光束扫描记录和扫描检测的原理,人们还制成了商品化的视频录像盘,利用一张普通唱片大小但却是特制的塑料膜盘,可记录约1小时左右的电视节目或录像节目,然后借助激光检测设备,把塑料膜盘录下的节目随时在电视机上复映出来。

美德两国卫星曾实现在轨激光通信

早在2008年3月间美国NFIRE卫星与德国TerraSAR-X卫星使用激光终端成功进行了太空宽带数据传输。距离5000公里的两颗卫星建立了光学链接,并以5.5 Gbit/s的数据传输速度完美地实现了双向操作。此数据传输速度相当于每小时传输20万张A4文件或400张DVD。

运行在地球低轨道的美国卫星NFIRE与德国TerraSAR-X卫星每天会相遇几次,在它们相聚时可以建立最长达20分钟的激光链。在相距5000公里时速25000公里的两颗卫星之间进行精确的激光通信绝非易事。这就相当于瞄准高空飞行飞机的一扇窗户并进行跟踪。

激光终端由Tesat-Spacecom, Backnang(德国)公司开发和制造,小巧而高效。采用现代高灵敏相干传输技术的激光终端可以抵御太阳干扰,因此激光链不会因为阳光的影响而降低品质。这种终端的开发由德国经济与技术部经由德国航天局发起,德国国防部倡议和美国国防部合作进行在轨试验。

按照与德国航天局签订的合同,Tesat-Spacecom公司正在开发下一代激光终端,用于对地静止轨道(GEO) 中继卫星间的远距离链接,例如德国国家卫星通信任务。使用这样的GEO中继卫星,可以在地球低轨道卫星或其他科学任务(月球或火星任务)之间建立数据链,这样就不用再使用另外的二级地面站进行数据传输。

Tesat-Spacecom公司与美国通用动力公司下属的通用动力先进信息系统公司合作执行此计划。通用动力先进信息系统公司专门从事美国C4ISR防御与太空应用系统的开发、生产、集成与运行。

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