歷經一年多在軌測試，我國地月激光通信試驗任務日前取得重要突破，科研團隊成功在約40萬公里的地月距離上建立起雙向激光鏈路，首次實現地月雙向高速激光通信。這標誌着我國空間激光通信正式從近地軌道邁入地月空間。

空間激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。相較於傳統微波通信，其具有多項優勢：帶寬大、速度快、方向準、保密性好。同時設備體積小、重量輕；可實現雙向高速、收發自如。但距離越遠，技術挑戰越大。

“深空傳輸距離動輒數十萬公里，對光束瞄準精度要求苛刻；激光信號遠距離傳輸至地面後衰減極強，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。”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介紹。

超遠距離精準瞄準，是本次試驗攻克的首要難題。地月間通信好比“萬里穿針”：相當於要在約40萬公里外，將一束極細的光線精準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里的位置誤差。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，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準，讓天上的衛星和地面的望遠鏡在運動中始終對準，確保激光能精準照到預定位置。

攻克瞄準難題後，極弱信號識別的挑戰接踵而至。激光跨越約40萬公里到達地面時，信號已衰減至僅剩餘數個光子，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，就像在千里之外喧囂嘈雜的鬧市中，準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”，並開發了一套複雜的信號識別算法，從海量噪聲中精準篩選，提取有效信號，成功突破瓶頸。

傳輸速度也得跟上。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。此次試驗初步實現上行1.25Mbps（兆比特每秒）、下行100Mbps的通信速率。楊雷說：“以一幅8K月面高清圖像為例，用傳統5Mbps微波鏈路下傳需4到5分鐘；換成100Mbps激光通信後，只要約12秒。”

這項試驗由中國科學院空間應用工程與技術中心牽頭，聯合之江實驗室、中國科學院雲南天文台、中國科學院上海微系統與信息技術研究所等多家單位協同攻關。

“地月之間的‘信息高速路’已經打通，未來我們將會獲取到更多、更有原創價值的科學數據。”楊雷說，相關技術形成的輕量化、小尺寸、低功耗、高速率的信息傳輸能力，也將為我國載人登月、月球科研站建設和深空探測提供高速信息傳輸新手段，支撐我國空間科學與應用取得更多更好的原創性科學成果。