隨著美國(guó)“激光通信科學(xué)光學(xué)載荷”(OPALS)實(shí)驗(yàn)的成功，關(guān)于激光通信的話(huà)題也越來(lái)越熱門(mén)起來(lái)。太空的寬帶時(shí)代就要來(lái)了嗎?

　　美國(guó)航天局(NASA)6日宣布，該機(jī)構(gòu)5日利用激光束在3.5秒內(nèi)把一段時(shí)長(zhǎng)37秒的高清視頻從國(guó)際空間站傳送回地面，成功完成一項(xiàng)“可能根本性改變未來(lái)太空通信的技術(shù)演示”。實(shí)際上，人們對(duì)衛(wèi)星激光通信的研究已有很長(zhǎng)時(shí)間了，很多國(guó)家也進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)和演示。激光通信和傳統(tǒng)的微波通信相比有很多優(yōu)勢(shì)， 但需要克服的瓶頸也不少。短時(shí)間內(nèi)，激光通信還無(wú)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)微波通信，但其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

　　四大優(yōu)勢(shì)無(wú)可匹敵

　　據(jù)美國(guó)航天局介紹，在這次試驗(yàn)中，他們利用極為細(xì)小的激光束傳輸數(shù)據(jù)，速率可比現(xiàn)有基于無(wú)線(xiàn)電波的通信方式提高10倍到1000倍。“這就好比從撥號(hào)上網(wǎng)升級(jí)到了寬帶上網(wǎng)。”負(fù)責(zé)這一項(xiàng)目的工程師波格丹·瓦伊德說(shuō)。這項(xiàng)試驗(yàn)只用了3.5秒就成功傳回高清視頻，相當(dāng)于傳輸速率達(dá)到每秒50兆，而傳統(tǒng)技術(shù)需要至少10分鐘。

　　一名不愿透露姓名的中國(guó)航天專(zhuān)家8日接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，美國(guó)之前曾從月球探測(cè)器上向地面進(jìn)行過(guò)一次激光通信，又在地面完成過(guò)一次，這次通過(guò)國(guó)際空間站將高清視頻傳回來(lái)，表明激光傳輸技術(shù)是可行的，完全可以作為下一步進(jìn)行更高速率傳輸和實(shí)用性通信的技術(shù)基礎(chǔ)。這次試驗(yàn)證明，最主要的需求是可以滿(mǎn)足的，比如NASA與國(guó)際空間站之間進(jìn)行激光通信。

　　這名專(zhuān)家介紹稱(chēng)，激光通信最大優(yōu)勢(shì)在于通信容量大、速率高。因?yàn)榧す獾念l率比微波射頻高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，作為通信的載波，具有更大的可用頻帶。第二項(xiàng)優(yōu)勢(shì)在于功耗低。第三，激光通信的設(shè)備體積小、質(zhì)量輕。第四是保密性好，可有效防止竊聽(tīng)并提高抗干擾能力。正是由于激光通信的眾多優(yōu)勢(shì)，不少航天大國(guó)紛紛開(kāi)展相關(guān)研究。美國(guó)早在上世紀(jì)90年代，就用航天飛機(jī)進(jìn)行了激光通信試驗(yàn)。法國(guó)人則進(jìn)行過(guò)衛(wèi)星之間的激光傳輸，解決了信號(hào)捕捉的問(wèn)題。日本曾試驗(yàn)過(guò)光通信衛(wèi)星，掌握了基本的技術(shù)。中國(guó)也曾在“海洋-2號(hào)”衛(wèi)星上進(jìn)行過(guò)激光通信試驗(yàn)。

　　三大瓶頸制約應(yīng)用

　　這名專(zhuān)家稱(chēng)，無(wú)論是從月球，還是從國(guó)際空間站往地面進(jìn)行激光傳輸都不可避免遇到大氣層衰減問(wèn)題，從這次試驗(yàn)來(lái)看，這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該已獲得突破。激光在大氣中傳播時(shí)，受到大氣的影響比較嚴(yán)重，云霧、雨雪以及塵埃都會(huì)極大地妨礙、吸收光波傳輸，因此，其全天候傳輸能力較差。而對(duì)于軍事任務(wù)而言，這一點(diǎn)將是十分致命的。

　　第二是接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間瞄準(zhǔn)困難。激光束具有極高的方向性，目前只能通過(guò)機(jī)械裝置進(jìn)行定向，這也給發(fā)射和接收點(diǎn)之間的瞄準(zhǔn)帶來(lái)困難，這對(duì)發(fā)射和接收設(shè)備的穩(wěn)定性和精度提出了很高要求，而且操作也更為復(fù)雜。NASA承認(rèn)，此次試驗(yàn)的一大挑戰(zhàn)是讓空間站發(fā)出的激光束“極度精確地”鎖定位于美國(guó)加州小鎮(zhèn)賴(lài)特伍德的地面站。NASA稱(chēng)，由于空間站距地面400公里，運(yùn)行時(shí)速高，這一任務(wù)“好似在9米開(kāi)外，于行走中始終用激光指針瞄準(zhǔn)某根頭發(fā)的末梢”。

　　此外，遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題有待解決。此次激光通信試驗(yàn)，空間站與地面之間的距離約400公里左右，而通信衛(wèi)星通常在3.6萬(wàn)公里高的軌道上。因此這項(xiàng)技術(shù)想要實(shí)用，還需要克服遠(yuǎn)距離傳輸導(dǎo)致的信號(hào)衰減，以及信號(hào)延時(shí)等問(wèn)題。

　　“太空寬帶”的軍用潛力不可小視 

　　專(zhuān)家認(rèn)為，盡管激光的空間傳輸受大氣損耗十分嚴(yán)重，但在大氣層外的衛(wèi)星之間以及衛(wèi)星與星際探測(cè)器之間則影響較小，因此，激光通信或許會(huì)率先應(yīng)用在這個(gè)領(lǐng)域。NASA就宣稱(chēng)，這項(xiàng)技術(shù)可用于空間站和“好奇號(hào)”火星探測(cè)器之間的快速通信。一些中繼通信衛(wèi)星也可采用激光通信方式。一旦較好地解決了大氣損耗問(wèn)題，未來(lái)偵察衛(wèi)星可利用這項(xiàng)技術(shù)將更多的地面圖像以更快的速度傳回地面，一顆衛(wèi)星將相當(dāng)于幾顆衛(wèi)星，甚至十幾顆衛(wèi)星。此外，激光通信還能夠進(jìn)行對(duì)潛艇通信，解決長(zhǎng)期以來(lái)困擾潛艇通信的一系列難題。

　　這類(lèi)最新的科技創(chuàng)新應(yīng)用成果值得關(guān)注，它往往代表了未來(lái)的技術(shù)方向和市場(chǎng)前景。首先，該實(shí)驗(yàn)的成功表明，美國(guó)人的科技創(chuàng)新依然是世界上最強(qiáng)大的。正是依靠其強(qiáng)大的科技創(chuàng)新能力，美國(guó)每次都能從經(jīng)濟(jì)危機(jī)中穩(wěn)步復(fù)蘇。其次，此項(xiàng)試驗(yàn)的成功，將在信息時(shí)代產(chǎn)生重大影響。它開(kāi)辟了一個(gè)“太空寬帶”新領(lǐng)域，這完全是一個(gè)新的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域，新的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。它會(huì)引導(dǎo)大量資金向該領(lǐng)域流動(dòng)。換句話(huà)說(shuō)，美國(guó)的創(chuàng)新引領(lǐng)了大量資金的流向。最后，“太空寬帶”有著巨大的應(yīng)用前景，無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)上、太空深空探索方面，還是在軍事上，都有著廣闊的前景。長(zhǎng)期來(lái)看，這一創(chuàng)新可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有地面的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)信息傳播產(chǎn)生較大影響，從而導(dǎo)致其估值也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。