国外空间激光通信技术发展分析

“激光通信中继演示验证”项目。美国NASA正在开展的“激光通信中继演示验证”（LCRD）项目主要用于验证激光通信技术的有效性和可靠性等。该系统包括2个地球同步轨道星载激光通信终端和2个地面激光通信终端。NASA计划于2019年发射星载激光通信终端至地球同步轨道，开展为期2年的激光通信中继演示验证任务。任务中，位于美国加州的地面站将向距地约3.6万千米的地球同步轨道星载激光通信终端发射激光信号，随后地球同步轨道星载激光通信终端将信号中继到另一个地面站。目前，NASA“激光通信中继演示”系统已成功通过关键决策点评审，进入开发整合与测试阶段。

“深空光学通信”项目。“深空光学通信”（DSOC）项目通信距离比“激光通信中继演示验证”项目更远，致力于研究激光通信对于深空任务数据速率、占用空间和功耗的改进作用。“深空光学通信”系统激光通信装置预计于2023年搭载NASA“普赛克”航天器飞抵一颗由金属元素组成的小行星，届时将对激光通信技术进行测试。

“一体化射频与光学通信”项目。NASA格伦研究中心团队正在开展“一体化射频与光学通信”（IROC）概念研究，计划向火星轨道发送一颗激光通信中继卫星，用于接收远距离航天器的数据并将数据中继至地球。“一体化射频与光学通信”系统将使用射频和激光集成通信系统，既可为使用激光通信系统的新型航天器提供服务，也可为使用射频通信系统的传统航天器提供服务，将有效促进NASA所有空间资产间的互操作性。

（二）欧空局重点推进激光通信系统商业化运营

欧空局（ESA）早期实施的“半导体激光星间链路试验”（SILEX）等项目首次验证了低地球轨道（LEO）至地球同步轨道（GEO）的星间通信，项目取得的极大成功给了欧空局极大的信心。2008年底，欧空局决定在其“欧洲数据中继系统”（EDRS）中应用激光通信终端，以促进空间激光通信系统的研发和实施达到成熟阶段，并以商业模式运营。近年来，“欧洲数据中继系统”取得了一系列突破性进展，成为世界上首个商业化运营的高速率空间激光通信系统。

“欧洲数据中继系统”是由欧空局和空客防务与航天公司在“公私合作伙伴关系”（PPP）机制下共同研发的世界首个独立运行的商业化空间激光通信系统， 其中欧空局负责系统研发，空客防务与航天公司作为项目主承包商负责系统的建造、发射和运营。“欧洲数据中继系统”通过采用激光通信技术在地球静止轨道为近地轨道卫星、机载平台向欧洲地面站近实时地中继传输大量数据。“欧洲数据中继系统” 一期系统的空间段包括两个地球静止轨道节点，分别是EDRS-A数据中继有效载荷和配置了数据中继有效载荷的EDRS-C专用卫星。

“欧洲数据中继系统”的首个激光通信中继载荷EDRS-A已于2016年1月30日成功发射，迈出了构建全球首个卫星激光通信业务化运行系统的重要一步。EDRS-A可提供激光和Ka波段两种双向星间链路，星间传输速率可达1.8吉比特/秒。在完成一系列在轨测试后，EDRS-A于2016年6月成功传输了欧洲“哨兵”1A雷达卫星的图像，并于2016年7月进入业务运行阶段。EDRS-A载荷实现在轨服务，表明欧洲已率先实现星间高速激光通信技术的业务化应用，是近年来欧洲航天技术快速发展的一个重要里程碑。

欧空局计划在2020年扩展成为全球覆盖系统，形成以激光数据中继卫星与载荷为骨干的天基信息网，实现卫星、空中平台观测数据的近实时传输。EDRS不仅将满足欧洲航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求，更将使欧洲摆脱对非欧地面站的依赖，保持空间通信的战略独立性。欧空局认为，美国防部及其无人机机队将是EDRS未来的主要市场。

（三）日本致力于激光通信终端小型化研究

日本主要采取国际合作的方式进行空间激光通信技术研究，早期开展的“地面轨道间激光通信演示验证”（GOLD）等项目取得了巨大的成功，实现了世界首次低轨卫星与地面站及移动光学地面站之间的激光通信试验。近年来，为保持空间激光通信技术方面的优势，日本开始向激光通信终端小型化、轻量化、低功耗方向发展。