中國科學院空間應用工程與技術中心公布，「地月空間 DRO（遠距離逆行軌道）探索研究」科技專項於 2026 年 7 月取得重大突破，科研團隊成功在超過 40 萬公里地月距離上建立雙向雷射鏈路，首次在軌驗證地月高速雷射通訊能力。中國空間雷射通訊藉此正式由近地軌道邁入地月空間，為未來載人登月及深空探測提供關鍵傳輸技術支援。
5 年攻關解決 3 大難題
空間應用中心牽頭，聯合之江實驗室研製 DRO-A 衛星雷射通訊試驗載荷，同時聯合中國科學院雲南天文台及上海微系統與資訊技術研究所，研製建設地面雷射通訊系統。經過 1 年多在軌測試，系統成功建立這條橫跨 40 萬公里的雙向鏈路。
空間應用中心研究員楊雷指出，深空雷射通訊長期面對 3 大難題：瞄準精度要求苛刻、訊號衰減至極致、傳輸速率難以提升。科研團隊經歷 5 年技術攻關，終於逐一突破。專家形容，地月高速雷射通訊需要「萬里穿針」、「千里辨音」及「百兆秒傳」，可見任務難度極高。
萬里穿針達成精準對準
雲南天文台研究員李語強表示，發射端只要出現極微小角度偏差，到達目標附近便會產生數公里位置誤差。距離越遠，衛星姿態變化、機械震動及大氣擾動都可能令光束偏移。之江實驗室研究員李超形容，地月通訊如同要在 40 萬公里外，將一束極細光線準確穿過高速移動的「針孔」。
為解決這問題，科研團隊創新提出適用於超遠距離、極微弱訊號條件的雙向捕獲追蹤方案。團隊透過計算衛星軌道、望遠鏡安裝及形變誤差、大氣折射、雷射飛行時間等多項因素，持續校準系統，令太空端與地面端在運動中仍能保持高精度對準，確保雷射在目標尚未顯現前已能準確照向預定區域。
單光子探測突破訊號甄別
上海微系統所研究員李浩解釋，雷射經過 40 萬公里傳播抵達地面後，望遠鏡僅能收到幾個光子，團隊必須採用能對單一光子作出反應的高靈敏光電探測器，才能捕捉訊號。同時，月光、星光及城市燈光等雜訊亦會混入其中，干擾雷射訊號傳輸。
團隊憑藉在單光子探測及通訊處理領域多年累積的理論與工程基礎，突破高速超導單光子探測技術，並開發一系列高靈敏度通訊訊號處理演算法，成功從龐大背景噪音中甄別出有效訊號。
下行速率達每秒 100Mbps
團隊同時突破皮秒級時間識別的大頻寬高效通訊處理技術，採用高階脈衝位置調制及高可靠訊號處理方案，在極低訊噪比條件下實現高碼率數據傳輸。配合強糾錯編碼策略對抗噪音，確保海量探測數據能以高速度、低錯碼率傳回地面。
是次試驗初步達成上行 1.25Mbps、下行 100Mbps 通訊速率，為後續持續提升速率打下基礎。以傳送一幅 8K 月面高清圖像為例，傳統微波鏈路下傳需時約 4 至 5 分鐘，換成 100Mbps 雷射通訊後，僅需約 12 秒即可完成。
值得留意，「地月空間 DRO 探索研究」專項早於 2022 年 2 月提出，規劃透過 3 顆衛星建立全球首個 DRO 地月空間星座，並已於 2024 年 8 月成功建立 K 頻段微波星間測量通訊鏈路，完成組網。今年 3 月，中國科學院光電技術研究所亦於雲南麗江完成另一項里程碑試驗，在 40,740.96 公里距離與地球同步軌道衛星建立穩定雙向 1 Gbps 雷射鏈路，連續運作超過 3 小時。連串進展顯示，中國正逐步累積星地及地月雷射通訊技術實力，為未來載人登月工程及月球科研站建設奠定基礎。
資料來源：鳳凰網
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