深空探測(cè)激光通信技術(shù)發(fā)展研究

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1、V01.22No.2航天器工程第22卷第2期94SPACECRAFTENGINEERING2013年4月深空探測(cè)激光通信技術(shù)發(fā)展研究羅建將1李洪祚1唐雁峰1郝子強(qiáng)1丁長(zhǎng)虹1’(1長(zhǎng)春理工大學(xué)空間光電技術(shù)研究所,長(zhǎng)春130022)(2空軍航空大學(xué),長(zhǎng)春130022)摘要對(duì)美國(guó)深空探測(cè)活動(dòng)中應(yīng)用的激光通信技術(shù)進(jìn)行了總結(jié),說(shuō)明當(dāng)前深空光端機(jī)正向著更加集成化、輕型化和多功能化的方向發(fā)展;重點(diǎn)對(duì)深空激光通信中的捕獲跟蹤瞄準(zhǔn)、接收和調(diào)制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析;針對(duì)中國(guó)激光通信的發(fā)展和應(yīng)用提出了建議,如突破激光器和高速率調(diào)制器等關(guān)

2、鍵技術(shù),深入研究新型編碼算法等。關(guān)鍵詞深空探測(cè);激光通信;關(guān)鍵技術(shù)中圖分類(lèi)號(hào):V11文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ADOI:lO.3969/j.issn.1673—8748.2013.02.018ResearchonLaserCommunicationTechnologyDevelopmentforDeepSpaceExplorationLUOJianjian91LIHongzu01TANGYanfen91HAOZiqian91DINGChanghon91’2(1InstituteofSpaceOptoelectronicsTech

3、nology,ChangchunUniversityofScienceandTechnology,Changchun130022,China)(2AviationUniversityofAirForce,Changchun130022,China)Abstract:TheAmericancommunicationslinktechnologyappliedtodeepspaceexplorationactivi~tiesissummarized,andthedevelopmenttrendsofdeepspaceo

4、pticaltransceiverareproposed,includinghigherintegrated,lightweightandmulti—function.ThekeytechnologiesofdeepspacelasercommunicationareanalyzedsuchasATP,receivingandmodulation.SomesuggestionsareputforwardforthedevelopmentandapplicationofthelasercommunicationinC

5、hina,suchaskeytechnologybreakthroughsinlasers,high—speedmodulatorandin—depthstudyofnewcodingalgorithm.Keywords:deepspaceexploration;lasercommunication;keytechnology引言目前,深空探測(cè)中數(shù)據(jù)傳輸采用射頻通信方法,其技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸降低,已不能滿足深空探測(cè)中對(duì)高速率、安全、大容量傳輸數(shù)據(jù)的任務(wù)需求。而激光通信具有大容量、保密性強(qiáng)、輕便、小型化等優(yōu)點(diǎn),且滿足深空高

6、速率通信要求,既能減小星載載荷體積、功耗,又可提高深空探測(cè)器的使用壽命,因而,近年來(lái)作為深空探測(cè)的重要信息傳輸手段得到了大力發(fā)展,成為大幅提高深空測(cè)控通信性能的新熱門(mén)技術(shù)。本文介紹了深空激光通信的發(fā)展,對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,可為中國(guó)發(fā)展深空激光通信技術(shù)提供一定的參考。2發(fā)展情況深空激光通信技術(shù)的發(fā)展不是一步到位的。多國(guó)科學(xué)家在地面、大氣層和近太空進(jìn)行了大量激光通收稿日期:201卜12—25;修回日期:2013—03一Ol基金項(xiàng)目:國(guó)家自然基金項(xiàng)目(60977052)作者簡(jiǎn)介:羅建將(1986一),男,碩士研究生,

7、研究方向?yàn)楣馔ㄐ畔到y(tǒng)理論與無(wú)線通信技術(shù)。Email:baoluoaiyezi@126.corn。第2期羅建將等:深空探測(cè)激光通信技術(shù)發(fā)展研究信驗(yàn)證試驗(yàn),為深空激光通信的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。歐洲航天局(ESA)早期致力于CQ激光器的無(wú)線通信研究,使調(diào)制速率達(dá)到了數(shù)吉比特每秒的量級(jí);此后又研制了“半導(dǎo)體激光星間鏈路實(shí)驗(yàn)”(SILEX)衛(wèi)星,該衛(wèi)星與日本“軌道間光通信工程試驗(yàn)衛(wèi)星”(OICETS)完成了從星間單工到雙工的上百次通信試驗(yàn),充分驗(yàn)證了不同軌道衛(wèi)星之間激光通信的可行性。美國(guó)在衛(wèi)星激光通信方面的試驗(yàn)成果并不多,但

8、是在深空激光通信方面一直處于領(lǐng)先水平。下面主要對(duì)美國(guó)深空激光通信的發(fā)展加以概述。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研究高碼速率的地球靜止軌道衛(wèi)星之間(GEO-GEO)光連接和低碼速率的深空光中繼技術(shù)。1992年,美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)開(kāi)展了第1個(gè)深空光通信試驗(yàn)——“伽里略光學(xué)實(shí)驗(yàn)”(GOPEX)。這個(gè)試驗(yàn)是在飛往木星的“伽利略”(Ga

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