深空激光通信进展及应用研究

深空激光通信是实现深空高速通信的主要手段之一。对国外深空激光通信的发展现状进行了综述,总结了深空激光通信技术发展的若干启示,给出了深空激光通信的典型应用,分析了深空激光通信涉及的主要关键技术,以期为我国深空激光通信的发展提供一定的参考和借鉴。     

空间光通信综述(下)

2.2 国内技术动态 □□国内卫星激光通信的研究相对起步较晚。但在国家大力发展空间技术这一大背景下，国内的许多高校和科研单位对卫星激光通信技术和系统进行了深入的研究，在系统设计和关键技术研究上取得了丰硕的成果。在国内，从事空间光通信研究的单位主要是以电子科技大学（位于成都）为代表的一些高校和航天科技集团所属研究院、所，以及中国科学院等研究机构。最具代表性的单位是电子科技大学物理电子学院所属的激光通信实验室。近几年来北京大学、哈尔滨工业大学等单位也开展了这方面的工作。 电子科技大学是我国最早从事光通信…     

技术试验航天器近况

□□从航天时代开始,技术试验航天器就成为开发空间技术的试验基地,往往用于投资昂贵的大任务之前在实际的轨道环境中和可接受的风险下对新技术或业务进行迅速的验证、演示和评估,成为空间技术发展不可逾越的重要阶段。几乎所有的空间研究机构都建造过技术验证航天器,用于现有硬件设备的技术检验,以及对全新技术的试验验证。本文将从激光通信技术、天基监视技术、卫星攻防技术、作战快速响应能力、轨道服务技术、宽带通信技术、导航技术、合成孔径雷达技术、太阳帆技术及先进技术部件10个方面来介绍近年技术试验航天器的发展。     

深空月地激光高速信息传输技术

深空月地激光高速信息传输技术利用光波进行深空信息传输,相比于传统微波波段的信息传输技术而言,在同样传输数据率情况下,具有通信终端体积小、重量轻、功耗低等优点,数据传输过程中接收灵敏度更高。此外,由于激光光束较窄,能量更为集中,可达到更远的传输距离。针对深空月地激光高速信息传输技术,介绍了深空月地激光信息传输技术发展的必要性和迫切性,阐述了国内外深空月地激光高速信息传输技术的研究发展现状;论述了深空月地激光技术上的挑战和技术可实现性,可为我国深空激光通信的发展及其工程化应用提供参考。     

空间光通信综述(上)

1 光通信的优势 □□光通信包括有线光通信和无线光通信两个重要分支。有线光通信即光纤通信，是以光纤为传输信道的通信方式，目前已经发展十分成熟了。无线光通信系统是以光为载波，自由空间或大气为传输信道的通信方式，它可以建立空－空、空－地、地－地、飞机－飞机、飞机－地面基站间等完整的立体通信网络体系。无线光通信的基本原理为：信息电信号通过调制加载在光上，通信的双端通过初定位和调整，再经过光束的捕获－对准－跟踪（APT）建立起光通信的链路，然后再通过光在真空或大气信道中传输信息。 天线激光通信采用的波长可从…     

激光测距通信一体化技术研究及深空应用探索

概述了空间激光测距通信一体化技术的研究现状,提出了一种激光精密测距与高速通信一体化技术,基于双向单程测距原理,在BPSK外差相干激光通信的基础上,采用码元相位测量实现了激光测距与通信一体化设计,并完成了地面实验验证。实验结果表明：在通信码速率1 Gbit/s的情况下,其测距精度优于0.9 mm,并分析了参考时钟频差对测距精度的影响。最后对激光测距通信一体化技术在未来深空探测中的应用进行了探索研究。     

基于低轨稀疏星座的蓝绿激光对潜定位研究

潜艇只在必要时刻才浮出水面，对实时通信和导航定位造成极大制约。蓝绿激光具有深水穿透性高、衰减系数低等优势，已在机载和星载平台对潜艇通信中得到验证。借鉴GNSS导航信号产生原理，结合蓝绿激光通信测距一体化与低轨卫星自身精密定轨，提出了基于蓝绿激光通信的低轨卫星对潜定位算法。通过在激光通信中增加载波相位调制，实现潜艇激光接收器的伪距测量，联合其高程测量信息实现水下定位。以一带一路海域，特别是中国南海区域为服务对象，优化星座参数设计了3颗卫星组成的低轨稀疏星座。潜艇在星座覆盖区域内保持静态，间隔1~3min完成至少两次通信测距和导航电文接收，联合两组观测数据、精密星历及高程测量信息进行定位解算。仿真结果显示，在卫星过境期间，考虑卫星定轨精度，激光在空气、水下传播误差等因素，潜艇可在水下实现X、Z方向定位误差优于100m，Y方向误差约100~150m的高精度定位，对提升潜艇的战场作战能力具有意义。     

美国火星激光通信系统分析

空间光通信因其体积小、质量轻、数据率高,已经得到世界各国的普遍重视,尤其是进地卫星光通信系统的在轨实验的成功,使人们建立起用激光进行深空通信的信心,而我国的深空光通信技术起步较晚,因此在深空光通信系统的设计,元器件的选用方面有必要参考国外的深空光通信系统,因此本文对美国最新研制的火星激光通信演示系统(MLCD)进行全面分析,重点分析了该系统跟瞄(PAT)子系统,通信子系统,地面接收端的工作原理和工作方式,对系统中采用的新器件、新技术进行了详细的分析,在此基础上,对该系统的可靠性和可行性进行了分析,给出了未来深空激光通信技术研究的发展方向,为我国将来开展深空光通信的研究提供参考．     

卫星间激光通信

被称为“半导体激光卫星间试验”（ＳＩＬＥＸ）的两颗卫星之间的高速数字化激光通信，将在１９９６年首次实现。此项试验的发射工作由欧空局（ＥＳＡ）负责。装在两颗卫星上的ＳＩＬＥＸ光学终端将用来论证卫星对卫星之间轨道链路的工作状态，其精度优于１微弧度。这两颗卫星是：法国的低地球轨道遥感卫星Ｓｐｏｔ－４（用阿里安－４运载火箭在１９９４年发射）；欧空局的“阿脱米斯”（Ａｒｔｅｍｉｓ）卫星──高级数据传输和执行技术服务的卫星（它将用阿里安－５运载火箭，于１９９６年发射到地球静止轨道上）。今后世界性通信网络的迫…     

美将试验火星探测器激光通信技术

美国航宇局将用3亿美元开展一项行星际激光通信试验，以便科学家能通过激光与远在火星的探测器实现通信。对于想“下载”行星轨道器和着陆器等探测器采集的大量图像和其它数据的科学家来说，这项技术将能大大提高探测器可靠地发回地球的信息量。试验所用的激光器将以近1O倍于任何现有行星际无线电通信链路的速度发送数据。     

空间光通信激光相干组束技术研究

介绍多种在输出功率得以提高的同时保持好的光束质量的激光相干组束技术原理.综合分析并评述激光相干组束技术研究状况,对主动相位控制和被动相位控制两种技术方案进行比较,基于主振荡放大的主动相位控制方案可以获得接近衍射极限、稳定、远场高亮度的光束,可为构建高效、可靠的长距离、高速率空间光通信系统提供技术支撑,对认识激光相干组束技术的发展趋势,研究空间激光通信系统具有一定的参考价值.     

月地高速激光通信系统链路特性分析

根据地球、月球、探月卫星的三体运动,针对月地激光链路的建立与保持,分析了地球与月球对链路的遮挡问题,对链路模式进行分析。仿真结果表明:使用3颗月球极轨(Moon Polar Orbit,MPO)卫星来进行通信时,链路中断的次数将大大减少,但是在某些时间段上,仍然受到月球的遮挡而迫使通信链路频繁中断。使用4颗MPO卫星来进行通信时,链路将不再受到月球的阻挡,而仅受到地球的遮挡。同理,增加地球同步轨道卫星的数目可避免地球的遮挡。仿真结果表明,采用2颗地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星建立链路,链路将不会受到地球的遮挡,建立深空科学研究的信息中继中心,采用激光通信技术,实现月地高速激光信息传输,为我国深空探测技术的发展提供支撑。     

深空辐射条件下EDFA波分复用性能研究

随着对空间试验卫星光通信系统数据容量需求的逐年增加,空间波分复用技术将成为拓展通信容量的有效手段,需要研究掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier,EDFA)波分复用特性在深空辐射条件下的性能变化情况。研究了深空辐射及温度场对EDFA的性能影响、非均匀特性,建立了深空辐射条件下EDFA的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术信号之间的增益影响模型,给出了增益的非均匀变化影响的评估方法。并分别采用电子和中子作为辐射源,进行了地面模拟深空辐射环境的辐射电离效应和辐射位移效应实验,实验结果进一步验证了该模型正确性。利用该模型,可获得深空辐射环境中,不同辐射类型、不同温度下,EDFA在WDM应用时各波长增益的非均匀特性,可为深空光通信中EDFA的WDM应用提供参考。     

Establishing space industry in developing countries: Opportunities and difficulties

Although it is generally agreed that the outer space should be used for the benefit of all mankind, only a fraction of the countries have the necessary technological base for accessing space. Space technology, with its implications on science, economy and well-being of citizens, is mostly chosen as one of the priority areas for technological development by developing countries. However, there is already an over-capacity in global space industry and there are doubts on necessity of additional capacity establishment by developing countries. In this study, the importance and benefits of capacity-building in these countries are emphasized and the advantages and disadvantages that developing countries have in the framework of space technology acquisition are briefly presented. The feasibility of certain levels of space technology is discussed and the necessity of combining existing indigenous capabilities with technology obtained from foreign sources in the optimal way is stressed. We have also mentioned various general mechanisms of technology transfer and argued the importance of licensing in catching-up developed countries. After considering the necessary conditions of efficiency of technology, such as establishment of regional centers of space science and technology education by United Nations, joint development of space systems, complete technology transfer packages, cooperative space projects within regional organizations, coordinated constellations and special agreements with large space agencies, which are specific mechanisms already in use, are reviewed. Some typical examples of mechanisms are also given with special emphasize on small satellite technology that makes access to space affordable for many countries. Through sharing and analyzing the experience of developing countries in their odyssey of space capacity-building, the difficulties can be negotiated and the vicious circles can be broken. This study, in our view, is a step to incite a general discussion of obstacles and opportunities for developing countries, that could help them in using their limited resources effectively, hence, enable them to offer better conditions to their citizens and to contribute space science to a larger extend.     

空间金属增材制造技术应用

高能束流金属增材制造技术以激光和电子束作为热源,通过选区熔化粉末或熔丝沉积成型来实现金属零部件的制造.根据金属增材制造技术在空间领域的发展,结合空间站和深空探测强约束条件对在轨制造设备尺寸、重量、功耗、寿命提出的更高要求,对比激光与电子束两种热源的工作模式,进行在轨可行性分析,提出未来空间金属增材制造技术发展所面临的问题与解决途径.      

激光烧蚀微推进技术研究现状及展望

激光烧蚀微推进技术是空间微推进技术中的一种,是基于激光推进原理的电推进技术,可用于微纳卫星姿态与轨道控制.回顾激光烧蚀微推进技术发展的历程,简述其推进原理涉及的基本理论,对激光烧蚀微推进领域涉及的技术方向研究现状进行探讨,对相关各种类型微推力器进行对比分析,结合激光烧蚀微推进技术的特点,分析激光烧蚀微推进技术发展趋势,...