地月尺度雙向激光通信示意圖。

2025年12月，在雲南天文台地月激光通信試驗現場，科研人員實時觀測地面站系統工作狀態。 　　以上圖片均為中國科學院空間應用工程與技術中心提供

　　星空浩瀚無比，探索永無止境。更高速的互聯、更精准的感知、更可靠的保障，支撐我國航天事業向更深更遠處邁進。

　　“十五五”規劃綱要提出，適度超前建設新型基礎設施，推進信息通信網絡、全國一體化算力網、重大科技基礎設施等建設和集約高效利用，推進傳統基礎設施更新和數智化改造。以衛星星座、太空通信、在軌算力等為重要載體，太空新基建不僅是科技競爭的新賽道，也有望成為數字經濟的新底座。

　　地月通信如何更高效、衛星怎樣織就“天網”？本版推出“走近太空新基建”系列報道，介紹我國航天發展的前沿技術，探尋逐夢星空的產業新機遇。

　　——編  者  

　　

　　跨越約40萬公裡的深空，一束激光穿梭於地球與月球軌道之間，如同一條看不見摸不著的隱形光纖，搭建起地月雙向高速通信鏈路。近日，我國科研團隊成功完成地月雙向高速激光通信試驗，成為全球第二個掌握深空激光通信技術的國家。這一重大突破，標志著我國空間激光通信正式從近地軌道邁入地月空間。

　　一束光，在地月間架起隱形寬帶

　　什麼是地月激光通信？簡單來講，就是以激光作為載體，完成地球與繞月衛星之間的數據交互。

　　“這束光起的作用和家裡裝的網線一樣，都是信息傳輸的載體，就像在地球和月球之間拉了一根隱形的光纖寬帶，能讓數據在約40萬公裡距離高速傳輸，所以又被大家形象地比喻為‘太空網線’。”中國科學院空間應用工程與技術中心研究員、激光通信試驗科研團隊負責人楊雷說。

　　長期以來，我國深空探測主要依靠微波通信開展數據回傳，但微波通信帶寬有限，如同一條車道有限的普通公路，一旦探測器產生大量圖像、觀測數據，通道就極易擁堵。“探測器飛得出去，珍貴數據回不來”，成為困擾深空探測的一大現實瓶頸。

　　相較傳統微波，激光通信速率能夠提升10到100倍，且光束集中不易被截獲，保密性更強﹔同時星上終端設備體積小、重量輕，更加適配航天載荷嚴苛的搭載條件。

　　對此，楊雷進一步解釋說：“微波通信好比一條普通公路，車道有限，車流量容易飽和﹔激光通信則像一條多車道高速公路，可以容納更多的信息並駕齊驅，互不干擾。”

　　一組直觀數據可以感受速率飛躍：一張不壓縮的8K月面全景照片，擁有3300萬像素，原始數據約1.2吉比特。傳統地月微波通信速率僅有幾兆比特每秒（Mbps），完整傳輸這張圖片，要花費4到5分鐘。本次試驗實現下行100Mbps通信速率，傳輸一張同等高清圖片，僅僅需要12秒。

　　在地月間架起隱形寬帶，需翻越三座技術“大山”——瞄准難、信號弱、傳輸慢。

　　“深空傳輸距離動輒數十萬公裡，對光束瞄准精度要求苛刻﹔激光信號遠距離傳輸至地面后衰減極強，信號微弱至難以捕捉﹔高速傳輸技術受限，傳輸速度也一直提不上去。”楊雷說。

　　超遠距離精准瞄准，是本次試驗攻克的首要難題。地月間通信好比“萬裡穿針”：相當於在約40萬公裡外，將一束極細的光線精准穿過一個高速運動的“針孔”。發射端哪怕出現極其微小的角度偏差，抵達目標附近時也會產生數公裡的位置誤差。

　　為此，科研團隊創新性地提出了適用於超遠距離、極微弱信號條件的雙向捕獲跟蹤方案。

　　“我們通過對衛星軌道、望遠鏡安裝及形變誤差、大氣折射、激光飛行時間等多種因素的計算和系統校准，讓天上的衛星和地面的望遠鏡在運動中始終對准，確保激光能精准照到預定位置。”中國科學院空間應用工程與技術中心副研究員展月英說。

　　攻克瞄准難題后，極弱信號識別的挑戰接踵而至。激光跨越約40萬公裡到達地面時，信號已衰減至僅剩余數個光子，地面望遠鏡能接收到的信號極少。與此同時，月光、星光、城市燈光等信號也會混入其間，對激光信號形成干擾，讓有效信號的甄別難上加難，就像在千裡之外喧囂嘈雜的鬧市中，准確聽清一根針落地的聲音。

　　針對這一難題，科研團隊用上了能探測單個光子的“超靈敏探測器”，並開發了一套復雜的信號識別算法，從海量噪聲中精准篩選，提取有效信號，成功突破瓶頸。

　　在實現信號穩定接收的基礎上，團隊持續攻堅，大幅提升數據處理效率。此次試驗初步實現了上行1.25Mbps、下行100Mbps的通信速率。

　　比試驗更難的，是低谷時期的堅守

　　硬件交付，僅僅是闖關的開始。整個在軌測試歷時兩年多，用楊雷的話說，幾乎經歷了“九九八十一難”。

　　2021年12月，團隊接到研制任務，留給星上載荷的研制周期僅有兩年。當時，國內沒有成熟經驗可以借鑒。為趕上衛星發射窗口，團隊實行兩班倒，連軸推進集成與測試。2023年12月，載荷如期交付，所有人鬆了一口氣，期待它奔赴太空開展試驗。

　　然而，誰也未曾料到，衛星發射階段突發意外，太陽能帆板受損，衛星只能“帶傷上崗”。

　　楊雷至今清晰記得那一刻，消息傳來時，他剛下飛機坐上出租車，“當時，眼淚忍不住就流下來了。”

　　兩年多日夜攻堅，仿佛寒窗苦讀的考生，還沒有走進考場，就被告知考試取消，巨大絕望籠罩整個團隊。

　　幾天之后，專項組傳來消息，衛星救援取得成效，仍舊有開展試驗的可能性。但受損帶來的代價極為沉重：原本的試驗時間銳減。

　　“有效試驗窗口隻集中在農歷月初和月中少數幾天。有時，好不容易等到符合條件的日子，地面又可能遭遇陰雨天氣，試驗被迫取消。”展月英說。

　　每一次來之不易的試驗機會，團隊都嚴陣以待。一半人員提前半個月奔赴雲南地面站做准備，另一半留守北京飛控中心。試驗結束，立刻復盤全部數據，迭代優化軟件模型、地面設備，靜靜等候下一次窗口期。

　　試驗本身艱難，比試驗更難的，是低谷時期的堅守。時間一點點流逝，到2025年底，在軌試驗依舊沒有取得突破性進展。漫長的等待和反復失敗，讓不少團隊成員心生沮喪，感覺成功遙遙無期。

　　楊雷不斷給團隊打氣：“我們此前完成過兩項高風險航天任務，起步階段大家都覺得幾乎不可能實現，最后都圓滿完成了。現在每一次試驗我們都拿到了有效數據，系統持續迭代改善，只要堅持，付出終會有回報的。”

　　“路雖遠，行則將至﹔事雖難，做則必成。”那段最艱難的日子裡，楊雷把這句話轉發到團隊工作群，成為所有人的精神支撐。大家沒有選擇放棄，堅持循環開展分析、驗証、優化，熬過無數通宵加班，終於迎來鏈路成功打通的高光時刻。事后有同事坦言，如果不是這份堅持，團隊很難撐到成功那一刻。

　　本次試驗是國際上首次在地月特殊戰略軌道上完成雙向激光通信。客觀來看，對比一些國家成熟的深空激光通信，我國在通信速率、最遠通信距離方面仍存在差距。

　　“當前，我們首要目標是驗証整套系統自主可控與體系完整性，不是一味追求極致指標。”楊雷說，這次突破完成“從0到1”跨越，把我國空間激光通信，從近地軌道正式帶入地月空間，躋身全球第一梯隊。

　　鋪就未來深空探測的信息底座

　　打通地月第一條激光通信鏈路，只是我國深空信息基礎設施建設的起點。面向載人登月、月球科研站建設的現實需求，楊雷表示，團隊還有一連串明確的攻堅目標。

　　速率的繼續提升是首要任務。當前，星上硬件已經具備達到國際領先速率指標的能力，團隊計劃在年內開展速率升級試驗。“但是地面試驗受天氣制約很大，雲層、大氣條件都會影響試驗開展，具體執行要視地面站氣象條件而定。”楊雷坦言，跑得更快之外，還要跑得更穩。

　　此外，目前試驗大多局限於夜間，太陽光會造成強烈干擾。團隊正集中力量攻關新技術，希望打破夜間限制，探索白天、復雜氣象條件下開展通信的可能性，提升系統抗強光、抗大氣湍流的能力，降低斷線概率，朝著長時間連續穩定通信努力，讓太空通信像地面寬帶一樣少卡頓、少掉線。

　　更重要的是，地月距離只是起點。展月英表示，此次驗証的高精度跟蹤、弱信號探測和高速單光子信號處理等技術，可進一步延伸至火星、小行星乃至更遠的深空任務，將有力支撐我國深空探測取得更多的原創性科學成果。

　　而更長遠的宏大藍圖，是從“一條路”進化為“一張網”。

　　“我們的任務走到哪裡，信息通路就要鋪到哪裡。”楊雷說，這次試驗相當於完成建網第一步——先打通單條鏈路，然后以激光通信作為核心，多條鏈路交織，構建完整地月信息網絡。目前，相關部門已經在論証常態化地月骨干通信網絡。

　　回望這次重大技術突破，楊雷、展月英都有著同樣的感悟：核心技術，從來不是等出來的，是干出來、闖出來的。“面對國內技術空白，不能因為前路艱難就畏縮止步。自主創新路上，信念與實干缺一不可，既要敢於向世界級難題發起挑戰，又要腳踏實地，一步一步啃下現實難題。”楊雷說。

　　《 人民日報 》（ 2026年09月21日 19 版）