我国完成地月双向激光通信试验：深空“信息高速公路”如何铺就

约40万公里的地月之间，一束激光正成为新的“信息动脉”。中国科学院空间应用工程与技术中心科研团队近日成功完成地月双向高速激光通信试验，下行速率达到100Mbps，上行速率1.25Mbps。我国由此成为全球第二个掌握深空激光通信技术的国家，空间激光通信的应用版图也从近地轨道正式迈入地月空间。

在“十五五”规划将太空新基建列为适度超前建设方向的背景下，这项突破的价值不止于一次试验成功。它意味着未来载人登月、月球科研站乃至更远深空任务，将拥有一条自主可控的高速数据通道。

从“普通公路”到“多车道高速公路”

当前深空探测的数据回传主要依赖微波通信。探测器飞得越远，产生的科学数据越多，微波带宽的瓶颈就越突出。遇到高分辨率图像、视频等大文件，有限的通道就容易拥堵。“探测器飞得出去，珍贵数据回不来”，是困扰深空探测多年的现实难题。

激光通信提供了一条新的解题路径。相比微波，激光通信的速率可提升10到100倍，且光束集中、不易被截获，保密性更强；星上终端设备体积小、重量轻，更适配航天载荷严苛的搭载条件。中国科学院空间应用工程与技术中心研究员、激光通信试验科研团队负责人杨雷打了个比方：微波通信是车道有限的普通公路，激光通信则是多车道高速公路，可以让更多信息并驾齐驱。

速率提升的直观感受来自一张月面照片。一版不压缩的8K月面全景图，拥有3300万像素，原始数据约1.2吉比特。传统地月微波通信传完这张图需要四五分钟，而本次试验的下行速率可在约12秒内完成传输。

三座“大山”：瞄准、捕捉、提速

地月激光通信，难点不在“激光”本身，而在40万公里尺度上的工程实现。

第一关是瞄准。地月间传输激光，好比在约40万公里外把一束极细的光线穿过一个高速运动的“针孔”。发射端任何微小的角度偏差，抵达目标附近时都会被放大成数公里的位置误差。科研团队为此提出了一套适用于超远距离、极微弱信号条件的双向捕获跟踪方案，综合计算卫星轨道、望远镜安装及形变误差、大气折射、激光飞行时间等因素，让卫星端和地面端在相对运动中始终精确对准。

第二关是信号识别。激光跨越约40万公里到达地面时，信号衰减至仅剩数个光子。月光、星光、城市灯光混杂其间，有效信号淹没在海量噪声中，好比在千里之外喧嚣嘈杂的闹市中，听清一根针落地的声音。团队采用能够探测单个光子的超灵敏探测器，配合自研的信号识别算法，从干扰中精准筛选、提取有效信号。

第三关是传输效率。在稳定接收信号的基础上，团队持续优化数据处理流程，将通信速率提升至上行1.25Mbps、下行100Mbps，初步验证了系统链路的工程可行性。

两年多“带伤”试验，低谷期的坚守

技术指标之外，这次试验的工程过程同样值得关注。

2021年12月，团队接到星上激光通信载荷研制任务，留给研制的周期仅有两年。彼时国内没有成熟经验可循，团队两班倒推进集成与测试，于2023年12月如期交付载荷。然而卫星发射阶段突发意外，太阳能帆板受损，卫星只能“带伤上岗”，原本就宝贵的试验窗口被进一步压缩。

有效试验窗口集中在农历月初和月中少数几天，还需叠加晴朗天气条件。有时好不容易等到一个符合条件的窗口，地面却遭遇阴雨，试验只能取消。一半人员提前半个月赴云南地面站做准备，另一半留守北京飞控中心。每完成一次试验，团队立即复盘全部数据，迭代优化软件模型和地面设备，静静等待下一个窗口期。

到2025年底，在轨试验仍未取得突破性进展。漫长的等待和反复失败，让不少成员心生沮丧。杨雷在团队工作群转发了“路虽远，行则将至；事虽难，做则必成”与大家共勉。团队选择继续循环开展分析、验证、优化，最终等来链路成功打通的高光时刻。

在云南天文台地面站，这样的坚守在每一个可能的窗口期反复上演。

从“一条路”到“一张网”

回看此次试验，一个关键信息是：这是国际上首次在地月特殊战略轨道上完成双向激光通信。客观而言，与深空激光通信技术最领先的国家相比，我国在通信速率、最远通信距离方面仍有差距。但杨雷团队的首要目标是验证整套系统的自主可控性与体系完整性，而非一味追求极致指标。这次“从0到1”的跨越，把我国空间激光通信技术带入了地月空间这一全新赛道。

后续技术路线已经清晰。速率升级试验计划在年内进行，星上硬件已具备达到更高速率指标的能力，主要变量来自地面站气象条件。同时，团队正在攻关白天及复杂气象条件下的通信能力，希望把试验窗口从夜间扩展到全天候，提升系统抗强光、抗大气湍流的能力，让深空通信少一些“断线”、少一些等待。

更远的图景是从单条链路走向一张网络。此次验证的高精度跟踪、弱信号探测和高速单光子信号处理等技术，可以延伸至火星、小行星乃至更远的深空任务。杨雷透露，相关部门已在论证常态化地月骨干通信网络。多条激光链路交织，将构成覆盖地月空间的信息基础设施。

在“十五五”规划提出适度超前建设新型基础设施的背景下，太空新基建的角色正在从“技术验证”走向“产业布局”。以卫星星座、太空通信、在轨算力为载体的空间信息基础设施，既是科技竞争的制高点，也可能成为数字经济的新底座。从通信产业的角度看，地月激光通信从链路验证走向组网运行，将带动星载激光终端、地面光学站、空间网络管理等环节的技术迭代；商业航天的深度参与，有望加速相关设备的成本下降和规模化部署。

核心技术是干出来、闯出来的。这句话放到地月40万公里的尺度上，有了更具体的分量。随着链路从一条变成多条，“信息高速公路”从地月延伸至更远深空，中国深空探测的每一步都将踩在更坚实的信息底座之上。