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地月尺度双向激光通信示意图。

2025年12月，在云南天文台地月激光通信试验现场，科研人员实时观测地面站系统工作状态。

以上图片均为中国科学院空间应用工程与技术中心提供

星空浩瀚无比，探索永无止境。更高速的互联、更精准的感知、更可靠的保障，支撑我国航天事业向更深更远处迈进。

“十五五”规划纲要提出，适度超前建设新型基础设施，推进信息通信网络、全国一体化算力网、重大科技基础设施等建设和集约高效利用，推进传统基础设施更新和数智化改造。以卫星星座、太空通信、在轨算力等为重要载体，太空新基建不仅是科技竞争的新赛道，也有望成为数字经济的新底座。

地月通信如何更高效、卫星怎样织就“天网”？本版推出“走近太空新基建”系列报道，介绍我国航天发展的前沿技术，探寻逐梦星空的产业新机遇。

——编  者  

跨越约40万公里的深空，一束激光穿梭于地球与月球轨道之间，如同一条看不见摸不着的隐形光纤，搭建起地月双向高速通信链路。近日，我国科研团队成功完成地月双向高速激光通信试验，成为全球第二个掌握深空激光通信技术的国家。这一重大突破，标志着我国空间激光通信正式从近地轨道迈入地月空间。

一束光，在地月间架起隐形宽带

什么是地月激光通信？简单来讲，就是以激光作为载体，完成地球与绕月卫星之间的数据交互。

“这束光起的作用和家里装的网线一样，都是信息传输的载体，就像在地球和月球之间拉了一根隐形的光纤宽带，能让数据在约40万公里距离高速传输，所以又被大家形象地比喻为‘太空网线’。”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说。

长期以来，我国深空探测主要依靠微波通信开展数据回传，但微波通信带宽有限，如同一条车道有限的普通公路，一旦探测器产生大量图像、观测数据，通道就极易拥堵。“探测器飞得出去，珍贵数据回不来”，成为困扰深空探测的一大现实瓶颈。

相较传统微波，激光通信速率能够提升10到100倍，且光束集中不易被截获，保密性更强；同时星上终端设备体积小、重量轻，更加适配航天载荷严苛的搭载条件。

对此，杨雷进一步解释说：“微波通信好比一条普通公路，车道有限，车流量容易饱和；激光通信则像一条多车道高速公路，可以容纳更多的信息并驾齐驱，互不干扰。”

一组直观数据可以感受速率飞跃：一张不压缩的8K月面全景照片，拥有3300万像素，原始数据约1.2吉比特。传统地月微波通信速率仅有几兆比特每秒（Mbps），完整传输这张图片，要花费4到5分钟。本次试验实现下行100Mbps通信速率，传输一张同等高清图片，仅仅需要12秒。

在地月间架起隐形宽带，需翻越三座技术“大山”——瞄准难、信号弱、传输慢。

“深空传输距离动辄数十万公里，对光束瞄准精度要求苛刻；激光信号远距离传输至地面后衰减极强，信号微弱至难以捕捉；高速传输技术受限，传输速度也一直提不上去。”杨雷说。

超远距离精准瞄准，是本次试验攻克的首要难题。地月间通信好比“万里穿针”：相当于在约40万公里外，将一束极细的光线精准穿过一个高速运动的“针孔”。发射端哪怕出现极其微小的角度偏差，抵达目标附近时也会产生数公里的位置误差。

为此，科研团队创新性地提出了适用于超远距离、极微弱信号条件的双向捕获跟踪方案。

“我们通过对卫星轨道、望远镜安装及形变误差、大气折射、激光飞行时间等多种因素的计算和系统校准，让天上的卫星和地面的望远镜在运动中始终对准，确保激光能精准照到预定位置。”中国科学院空间应用工程与技术中心副研究员展月英说。

攻克瞄准难题后，极弱信号识别的挑战接踵而至。激光跨越约40万公里到达地面时，信号已衰减至仅剩余数个光子，地面望远镜能接收到的信号极少。与此同时，月光、星光、城市灯光等信号也会混入其间，对激光信号形成干扰，让有效信号的甄别难上加难，就像在千里之外喧嚣嘈杂的闹市中，准确听清一根针落地的声音。