微弧度级精度!英田光学第三代激光数传地面终端“整装待发”

发布时间:2019-11-19

英田光学首个超小型天基激光数传终端已于2019年11月3日从太原卫星发射基地升空并成功入轨,这标志着英田光学迈出了构建系列化空间激光数传解决方案的第一步。再过一段时间,这个超小型天基终端就将和英田光学研制的第三代地面激光数传终端进行激光链路对接。如果对接成功,将标志着第一套经过上天考验的、由中国民营航天企业自主创新研制的空间激光数传解决方案验证成功,可以投入商业运行并进入市场销售。它不仅意味着英田光学可以提供从天基终端到地面终端、再到配套专用检测设备在内的完整空间激光数传解决方案;也意味着在中国航天国家队之外的民营航天力量的崛起,从而可以给中国商业航天提供更具性价比的下一代空间高速数传解决方案;更意味着在世界兴起建设空间互联网热潮之际,中国商业航天力量的崛起,可以给世界提供高性价比的无线光通信之中国解决方案。 

空间激光数据传输是通过激光在自由空间中完成数据传输的技术。具体到卫星和地面之间而言,是指在天基和地面终端之间建立起无线激光链接,所有数据加载其上,一旦终端接收到这束精确瞄准的光束,通过一系列光电信号转换从而获取数据的过程。然而对于相距上千乃至上万公里的两个相对高速运动的物体而言,要想实现快速稳定的点对点高精度光路双向链接,其难度无异于“针尖对麦芒”,犹如从相隔千万公里之外把“线”穿进绣花针孔里。不但要克服卫星运动、平台抖动、大气扰动、复杂空间环境等因素影响,还要在卫星过顶的短短十几分钟里实现光束信号的双向快速锁定、稳定跟踪和数据交换,否则将失之交臂。正所谓失之毫厘,差之千里,因此星地激光对接的技术难度对地面终端的精度和稳定性要求非常苛刻。该终端由多光路构成,对各光路之间的平行度要求极高,最终实现的稳定光轴精度和平行性必须在微弧度量级,仅仅靠机械加工根本无法实现,只有依靠从设计到制造、从装调到检测、从理论探索到工程实践的多学科力量的汇聚才能达到需求的精度。

为了保证双向激光链路的快速稳定建立,配套天基终端的开发,英田光学同步研制了第三代地面终端。该终端的主接收光路通光口径为500mm。在之前两代地面终端研制经验的基础上,第三代地面终端大胆创新,采用了全新的模块化设计思路,全面优化设计,极大的降低了装调、测试、安装和转运的难度;第三代地面终端在设计上充分考虑了振动、热环境、风载等外界因素,具有较高的热稳定性、振动稳定性 , 在典型工作条件下可以实现微弧度级精度的平稳跟踪。为将来批量化生产复制奠定了坚实基础。该地面终端坐落在南京朝阳山上,是英田光学第一个半永久性激光数传地面站。其目标不仅是圆满完成本次卫星和地面之间的激光通信实验,同时具备天文观测功能,而且未来还可以作为首批投入商业运营的激光数传地面站,进行空间数据传输服务和对外产品展示。

 

近二十多年来,空间激光数传技术成为国际国内竞相研究的热点,美国、欧洲、日本等国家均投入巨资开展技术研究和在轨试验,不断推动此项技术向工程实用化迈进。空间激光数传凭借其可以做到小型化、轻量化、高带宽、低能耗、低成本和不占用频谱资源的巨大技术优势,自诞生之日起被全世界公认为是下一代空间通信技术,是未来空间信息高速公路网络建设不可或缺的主要技术手段之一,将具有巨大的应用市场前景。英田光学十多年来,配合国家队参与研制了多种型号的天基激光通信终端和独立完成了两代地面激光通信终端,取得了令人瞩目的成绩。随着该技术产业化应用大幕的开启,英田光学认识到如果继续延续过去高成本的科研生产模式,势必无法满足海量市场需求带来的对极致性价比的追求。因此,针对一系列不同卫星平台的需求,英田光学制定了系列化天基和地基终端的研发计划。11月3日发射的第一个天基验证终端和即将展开的天地对接实验仅仅是万里长征的第一步,未来还将继续进行一系列产品的上天验证实验,力争尽早为众多用户提供基于不同应用平台和需求的系列化频谱化成熟解决方案,致力于推动这项技术的全面工程化应用,从而改变人类的空间通信方式,为早日实现“世界一体、光联天下”的梦想而努力!

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