在没有更换任何硬件的前提下，一颗在轨卫星的通信速度从60Gbps飙升至120Gbps。这听起来像是科幻情节，却是中国科学院空天信息创新研究院1月30日公布的真实成果。

这次突破的关键在于卫星在轨软件重构技术。通过重新编写卫星上的软件代码，研究团队充分挖掘了激光通信载荷的硬件潜能，让同一套设备发挥出双倍效能。这种方法不仅节约了成本，更展示了中国在空间信息技术领域的软实力。

实验期间，位于新疆塔县的激光地面站与AIRSAT-02卫星之间实现了秒级捕获建链，建链成功率超过93%。最长一次连续通信持续了108秒，成功传输了12.656Tb的数据，并处理出高质量遥感影像。这些数据足以支撑未来大规模对地观测任务的数据回传需求。

为什么需要激光通信

传统的微波通信仍是当前星地通信的主流技术。它成熟稳定，环境适应性强，但面临着一个无法回避的物理限制：频谱资源。

微波通信的载波频率通常在几GHz到几十GHz范围内，而激光的载波频率达到数百THz量级，比微波高出三到五个数量级。这意味着激光通信可以携带的信息量是微波的数百倍甚至上千倍。随着遥感卫星分辨率的提升和卫星数量的激增，海量空间数据的快速回传正成为制约产业发展的瓶颈，而激光通信是突破这一瓶颈的关键技术。

实验获取的首批SAR遥感影像（AIRSAT-02卫星下传）。空天院供图

全球卫星激光通信市场正在快速扩张。根据市场研究机构的预测，该市场规模将从2024年的9.337亿美元增长到2035年的573亿美元，年复合增长率达到45.4%。中国的技术突破正在这一赛道上占据有利位置。

在国际对比中，中国的120Gbps星地激光通信速率已处于全球领先水平。日本宇宙航空研究开发机构在2024年10月宣布实现了1.8Gbps的卫星间光通信，而中国的星地通信速率已是其67倍。此外，中国长光卫星技术公司此前也成功实现了100Gbps的卫星间激光通信，显示出中国在该领域的技术储备深厚。

在湍流中架设高速桥梁

技术负责人李亚林用了一个生动的比喻：如果将星地激光通信比作在湍急河流上架桥，10Gbps传输相当于铺设单车道桥梁，而120Gbps传输则是建设多车道高速大桥。不仅要求架设速度快，更要在多车道并行下保障极高的通行效率。

激光通信的最大挑战来自大气湍流。当激光束穿越大气层时，空气密度的不均匀分布会导致光束发生随机扰动，就像透过晃动的水面看物体一样。这种扰动的频率可以达到每秒数千次，要实时校正这些畸变需要极高的计算能力和算法精度。

研究团队突破了三个核心技术瓶颈。第一是优化强实时光学畸变校正算法，精准抑制高频扰动，确保微弱激光信号的稳定跟踪。第二是深度应用信号损伤补偿技术，在数字域消除高速率信号的非线性畸变，同时通过抗大气湍流的高效激光通信协议保证低误码率。第三是改进非稳态大气信道自适应传输控制策略，有效解决快衰落信道下的数据吞吐瓶颈，最大化利用信道容量。

塔县激光地面站。空天院供图

塔县激光地面站是中国首个业务化运行的星地激光通信地面站，自2024年9月建成以来已承担多项业务化运行任务。该站配备了自主研制的500mm口径星地激光通信系统，能够在复杂气象条件下保持稳定通信。

天地一体的未来网络

持续的业务化运行验证表明，星地激光通信已具备承载未来海量空间数据下传所需的核心技术条件。随着激光通信地面站网布局的完善和技术指标的迭代升级，这项技术有望成为衔接天基信息网络和地面光纤网络的骨干枢纽。

从10Gbps到60Gbps再到120Gbps，中国星地激光通信的速率在短短两年内提升了12倍。这种指数级增长不仅展示了技术进步的速度，更预示着空间信息产业即将迎来新的变革。当卫星能够以光纤级别的速度向地面传输数据时，实时对地观测、全球互联网覆盖和深空探测将变得更加可行。

中国遥感卫星地面站主任黄鹏表示，星地激光通信将彻底突破星地通信速率瓶颈，助力构建天地一体化融合的空间信息网络体系。这不仅是技术的胜利，更是中国在全球空间信息竞赛中占据战略制高点的关键一步。