太空激光通信：光学通信卫星将用于未来战争

Telesat LEO（低地球轨道）通信卫星系

华盛顿：由于军方的地面无线网络受到俄罗斯和中国干扰机的威胁，五角大楼研发主管迈克·格里芬（Mike Griffin）对在太空中用低功率激光束而不是无线电波进行通信非常感兴趣。军方上一次试图建造激光通信卫星是一次灾难，被称为TSAT的五颗卫星星座在2010年被取消。九年后，这项技术已经发展到现在，包括SpaceX在内的多家私营公司在为民用发射大量激光通信卫星方面获得了巨大的利润。军事信息可在这方面应可以搭便车而不需要再重新发明方向盘。

“市场告诉我们，这在商业上是可行的，”Telesat的政府服务总经理Don Brown说，该公司计划在短短三年内在低地球轨道上运行一组光学卫星（LEO到行家）。“我们正在太空中运行这个巨大的网状网络，[截至]2022年，在那里军事资产可以进入并加入这个网络。”

现在，私营部门更喜欢称这种技术为“光学”通信而不是“激光”，因为“激光”这个词让人们想到爆炸的东西。“你为什么不直接说激光通信？Bridgesat的首席执行官巴里•松本说。“因为一个大的群体说，‘啊，激光等于几千瓦，高能量。’不，不，不，我们是一位数，低能量。”

但是你可以用一点能量做很多事情，因为激光束不会像无线电波那样迅速散开并失去能量。“我们已经建立了一个每秒超过100千兆比特的系统，”太空微公司（Space Micro Inc.）的首席执行官大卫·查杰科夫斯基（David Czajkowski）表示，其速度几乎是取消后的TSAT的四倍，而不是一个巨大的军用独特卫星。“一个调制解调器有两个dell的大小，我们可以将它们叠加到一个太比特。它集成在一颗卫星上，将在今年晚些时候飞行，”Czajkowski说。

现在，私营部门正在讨论通过激光与其他卫星通信的卫星，尽管是在太空真空中。这将极大地增加带宽——商业用户如此感兴趣的原因——以及防止窃听或干扰的安全——特别是对军方感兴趣的带宽。

但是，远程卫星网络仍将依赖轨道卫星与地面用户之间的传统射频通信。这就产生了一个潜在的带宽阻塞点和干扰机可以攻击的漏洞。为什么不用激光来缩小差距呢？好吧，虽然对于人类的对手来说，聚焦紧密的激光束比无线电波更难被探测、监听和干扰，但是要通过大气中的自然干扰，它们的时间却要困难得多：即使是云层也能阻止它们。

海军研究实验室获奖的光通信科学家LindaThomas说：“一旦你进入大气层，光通信就不是100%可用的。”“我一直认为光学技术是对现有射频网络的一种增强；任何人说大气中的光学技术将取代射频技术，但事实并非如此。

海军研究实验室研究员LindaThomas（左三）和合作者获得了4500万美元的ARAP奖。

托马斯说：“过去激光通信面临的挑战是，我们已经有很多组件制造商想要制造高带宽的组件。”“这是激光通信的转折点。组件级的技术已经成熟，我们可以开始部署……但您仍然需要工程级的合适团队来将整个系统整合在一起。”

一个激光通信网络不仅需要激光器本身，还需要探测云量的传感器、预测云量流向的天气模型，以及复杂的网络管理软件，以通过更清晰的天空补丁发送信号。

松本同意，卫星到卫星的连接肯定比卫星到地面的连接更容易，但有“许多先进的技术”可以解决这个问题。最简单的解决办法就是增加地面站，这样在某个地方，某个人总是能很好地利用卫星。这听起来很昂贵，但事实证明，发射和接收低功率激光器的设备比类似的无线电波系统更便宜、更小、更容易供电。

激光通信设备比无线电所需的资金、空间和功率都要少，这对卫星来说也是一个很大的优势，因为每一磅进入轨道都是宝贵的。即使你仍然需要依靠无线电进行地对空连接，你也不需要在每个卫星上都有无线电。一旦远程卫星的星座建立起来，布朗说，“你不必在国防部任务航天器上携带射频（射频）装置。”

布朗说：“我们正在向前冲。”“在大约10到15年的时间里，情况会大不一样。”