面向海量空天数据回传需求快速增长，如何有限过站窗口内实现更高速、更可靠的星地传输，已成为遥感、应急监测与空间信息服务的重要基础能力。传统微波通信体系成熟稳定，但频谱资源紧张、可用带宽受限等问题日益突出，星地通信速率提升逐渐触及瓶颈。因此，星地激光通信因带宽潜力大、保密性强、频谱约束小，被视为提升数据下传能力的重要方向。但受大气湍流、平台微振动、指向跟踪精度等因素叠加影响，工程应用长期面临建链难、稳链难，以及“传得快还要传得准”等挑战。近期，中国科学院空天信息创新研究院组织完成超百G星地激光通信业务化应用实验，通信速率达到120Gbps。实验显示——星地之间实现秒级捕获建链——建链成功率超过93%，最大连续通信时长108秒，累计获取数据量12.656Tb，并成功处理出高质量遥感影像。结果表明，在复杂外场条件下，超高速星地激光链路已具备较高可用度和数据质量保障能力，为业务化运行提供了更扎实的技术支撑。该成果也是团队继10Gbps、60Gbps有关试验之后的又一次明显提升，显示我国星地激光通信正从“可用”向“好用、常用”迈进。 从原因看，此次突破并非仅靠硬件升级，而是通过系统性工程优化深入释放载荷潜能。实验采用塔县激光地面站自主研制的500mm口径星地激光通信系统与AIRSAT-02卫星协同，在卫星硬件不作改动的情况下，通过在轨软件重构与参数优化，进一步挖掘激光通信载荷能力，将传输能力由60Gbps提升至120Gbps。其意义在于：一上降低了对新卫星平台迭代的依赖，为存量轨资源能力提升提供可行路径；另一上也表明软硬协同、算法与协议的联合优化，对超高速链路性能提升具有关键作用。 从影响看，超百G级稳定下传能力有望明显提升遥感影像、视频与多源载荷数据的回传效率。随着高分辨率遥感、连续观测与多载荷协同任务持续推进，数据量快速增长，“下不来、下不快”容易成为实时应用的瓶颈。若120Gbps链路在更多任务场景中得到验证，可在同等过站时间内回传更多有效信息，提升灾害监测快速响应、国土资源动态监管、海洋环境观测等应用的时效性与精细化水平，同时也为更高分辨率、更高重访与星座化任务提供通信侧能力储备。 从对策看，针对超高速链路“建得快、稳得住、传得准”目标，团队针对关键难点开展多轮攻关与迭代优化：一是提升强实时光学畸变校正能力，抑制大气湍流引发的高频扰动，增强微弱激光信号的稳定跟踪与高效耦合能力，解决“收得稳”的问题；二是强化信号损伤补偿与抗扰协议能力，在数字域削弱高速率信号的非线性畸变影响，降低误码率，解决“收得对”的问题；三是改进非稳态大气信道自适应传输控制策略，缓解快衰落信道下的吞吐瓶颈，提高链路利用率，解决“收得快”的问题。多项能力的系统集成，使得在复杂外场条件下实现更高带宽的稳定传输成为可能。 从前景看，业务化运行验证与地面站网建设将成为决定星地激光通信能否规模化的重要因素。据介绍，塔县激光地面站作为我国首个业务化运行的星地激光通信地面站，自建成以来承担多项业务化任务，通信速率与效率持续提升。AIRSAT-02由相关单位研制并于2024年9月发射，后续与地面站完成60Gbps试验，并持续开展在轨软件重构与运行验证。业内认为，随着地面站网点布局逐步完善、端到端设备指标迭代升级，以及运行体系与标准规范进一步健全，星地激光通信将更有条件从单站单星试验走向多站多星的常态化运行，并与微波通信互补融合，形成更具韧性的空间信息传输体系。
星地激光通信从实验室走向业务化应用，反映了我国在空天信息领域关键技术的持续突破。120Gbps的实现不仅意味着速率提升，也反映出科研团队在复杂工程条件下的系统优化能力与持续攻关能力。随着涉及的技术不断成熟、地面站网络逐步完善，未来我国在遥感监测、气象预报、灾害应急等领域的数据获取与应用能力有望更提升，为经济社会发展提供更可靠的空间信息支撑。