现在的科技突破,可以说一个接一个,前面的瓜还没吃完,后面又出来了。
感觉三五个月没有取得一些成绩,太奇怪了。
很难想像中国建国初期,特别是工业水平在国际上比较,差的不是一星半。
以本世纪初,被人们津津乐道的航空业为例。
起步的团队是几家航空修理厂。如果你想都不敢想制造飞机,根本没有技术。即使有几架飞机,也是通过支付获得的。
结果,经过15月15日的计划,中国在1954年制造了第一架飞机。虽然是教练机,但是从维修到制造都是一步一步的。
那时候的欢呼声,一直传到现在,就有了拔尖的歼20。
![中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第1张 中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第1张](https://www.yuneu.com/zb_users/upload/2024/06/20240609203420171793646044594.jpg)
还有今天要讲的通信技术,也就是过去的无线电工业。
水平和航空业是一样的,会稍微修理一下,装配一下,要说生产,一摸两眼黑什么都不会,而且原材料还没有。
电信工业局成立于1950年,开始推动中国无线电工业。
如今,想都不敢想的量子通信诞生了,现在激光通信也有了很大的突破,而且突破还不算,还处于领先地位。
很难想像这是中国人在不到一百年的时间里做到的,发生了如此重大的变化,感觉就是进入本世纪才有的突飞猛进。
第一个十年和第二个十年简直是天翻地覆的变化,现在又进入了第三个十年。我真的不知道接下来的十年会发生什么。
好了感慨就到这里,今天围绕激光通讯来谈一谈。
国外激光通信。
![中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第2张 中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第2张](https://www.yuneu.com/zb_users/upload/2024/06/20240609203420171793646058410.jpg)
可以说,中国的激光通信技术起步较晚,因此,在这一领域,最好从国外的技术入手。
在推动卫星激光通信领域的研究方面,美国、欧洲、俄罗斯甚至日本都取得了许多突破。
在这些国家中,最早进行这一研究的国家是美国。
对激光通信的研究,美国已经经历了两个阶段,第一阶段是由国家推动的,美国国家航天局,即NASA,以及美国空军共同推动的。
随后由于该项目的商业价值极高,美国私营公司开始涉足这一领域。
2000年,他们完成了激光通信演示系统的测试,该系统的作用距离可达42公里。
该系统的成功,意味着将激光通信纳入卫星通信系统已成为一个关键步骤。
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之后,美国高速激光星间链路的数据交换可以达到20Gbps,即使与飞机建立联系,传输率也可以达到2Gbps。
然而,这个看上去前景很好的项目,却被美国国防部取消了,原因也很简单——没钱。
随后,NASA开始与美国私人公司合作,从而诞生了美国的商业卫星激光通信系统。
拥有NASA资金很容易做事。
这个问题的开始是2018年,现在已经进入2024年,那么结果如何呢?
结果很好,他们在2023年底取得了成绩。
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什么样的结果?
NASA发布的一段视频录像,录像时间不长也就十五秒,内容是一只猫追着一个移动的激光点扑咬。
假如只是从内容上看,那也没什么?即无聊的人,拍摄无聊的视频,消遣时间。
那这个视频能说明什么呢?
这个视频是从灵神星号探测器发送到地球的。
而且灵神星号探测器是美国用来探测富金属型灵神星的工具,它位于火星和木星之间的小行星带。
2023年10月13日,灵神星号升空,预计到2029年达到灵神星,实验期为两年。
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就是这样一个探测器发给地球的视频。最神奇的是发射距离,3100万公里,对地球来说已经是深空了。
能成功发射并不罕见,最罕见的是传输率和传输时间。
传输率达到一秒二百六十七Mbps,使用时间仅为一百零一秒。
谈到这些数据,很多人都没有感觉到,做个比较就明白了。
这个激光信息的接收端是位于美国加州大学的帕洛马天文台。如果猫也通过这个天文台追激光视频,但是用互联网发到加州南部的实验室,速度根本比不上激光通信。
因此激光通信具有快、量大两个特点。
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那激光通信是如何工作的呢?
人类可以解释所接受的信号是数据信号,但是不可能直接用激光把这个数据信号拉出来传输。
先把数据信号转换成一串二进制代码,然后再把这些二进制代码转换成光信号。
此时可以使用激光器,以激光的形式发射这些光信号。
然后激光器把这些信息带到接收器上。
在接收器接收完所有激光后,开始解读,光信号变成了可以解读的数据信号。
![中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第7张 中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第7张](https://www.yuneu.com/zb_users/upload/2024/06/20240609203421171793646164471.jpg)
通过以上内容,不难发现激光通信的速度非常快。
归根结底,宇宙中还有哪些速度可以追上光速?
那量大又怎么理解呢?
就拿传统的无线电波传输数据来说,频段是一个很重要的数据。
而且其中大容量的数据宽带是很重要的资源,或是战略资源,因此国际上对频率宽度有限制。
而且频率越宽,单位时间内传输的数据就越多,也就是说传输速度越快,图像就越清晰。
这个意思和水管粗细一样,在蓄水池里放同样多的水,细水管比粗水管慢很多。
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然而,激光通信在这方面并不担心。它压缩了大量的信息。一个比喻是,在传输之前,像弹簧一样压实数据是非常合适的。
因此,在激光传输过程中,激光片相当于一根很粗的水管,而且再宽的频率和宽度也无法与这根粗水管相比。
因此速度快,量大,激光通信具有传统无线电无法比拟的能力。
在激光通信中,最麻烦的不是将数据转换成光信号进行传输,而是确保在转换过程中不会丢失一点数据,并确保传输的准确性。如果发射有偏差,这个信息很可能会丢失。
没办法,激光的特点是方向性很强,特别是超远距离传输,一旦出现一点偏差,接受位置就不知道打到哪里去了。
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正如从几千万公里的地方,要对准一枚铜币的中心发射。
而且这一发射的接受端铜币还在移动,毕竟地球不仅在自传,而且在公转,难度可想而知。
此外,还有一点比较麻烦。激光通信时,一定要避开太阳,不要让激光通信和太阳在一条直线上,因为太阳光辐射的能量不仅有可见光,还有很多辐射,比如伽马辐射、紫外线、红外线等。,这是干扰的。
此外,由于大气的影响,激光也非常严重,例如云层的厚度,是否有浓雾,或沙尘暴等。
这些都会影响激光通信,降低传输内容的质量,比如图片变得模糊,甚至打开后是一片雪花——信息完全丢失。
激光通信在中国
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相对而言,中国激光通信起步较晚。
例如一九九五年日本完成了世界上第一次卫星与地面的激光通信,速度达到1.024Mbps。
而且美国在2000年完成了从航天飞机到地面的激光通信,速度达到100Mbps。
2001年,欧洲完成了卫星与卫星之间的激光信息传输,速度达到2.048Mbps。
在本世纪的前十年里,激光通信技术几乎在美国、欧洲、日本之间流传,几乎成了你们方唱罢,我出道的局面。
一到两年,甚至到了后期,每年都会有两次技术突破。
![中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第11张 中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第11张](https://www.yuneu.com/zb_users/upload/2024/06/20240609203422171793646288743.jpg)
直到2011年,中国才完成了第一次卫星和地面激光通信实验,上升速度为2Mbps,下降速度为504Mbps,传输距离超过1650公里。
该实验卫星称为海洋二号,配备了由哈尔滨工业大学开发的激光通信设备,是中国首次进行卫星与地面的激光通信。
五年后,进入2016年,中国再次突破,发射了墨子数量子科学实验卫星,首次实现了卫星对地面的量子通信。
激光链路用于构建天地一体化量子密钥传输的过程。
按专业术语称为高速相关激光通信技术在轨试验,最高下行速度为5.12Gbps。
到2017年,中国发射了实践十三号卫星,即中星十六号。
中国在这个实验中建立了第一个GEO卫星激光通信系统。
![中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第12张 中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第12张](https://www.yuneu.com/zb_users/upload/2024/06/20240609203422171793646221775.jpg)
GEO卫星是什么?
这是一颗高轨卫星,其特点是将一颗同步卫星放置在赤道上方35,800公里处进行通信。
这是一个非常强大的高度,一颗卫星可以覆盖半个地球。
一解释就明白了,这一技术引用激光通信后的强大之处。
到2018年,让M11和M12卫星在北斗全球通信系统中实现了卫星间的激光通信。
尽管这次并非第一次,但是实现了卫星间毫米级高精度的通信传输。
到2019年,再次利用实践20号,进行了高轨卫星对地四相移键控相关激光通信试验,最高速度达到10Gbps。
那这个实验是什么意思呢?
![中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第13张 中国激光通信的后来者居上,技术领先世界,每秒传输数千兆比5G还快。 第13张](https://www.yuneu.com/zb_users/upload/2024/06/20240609203422171793646249555.jpg)
看到名字是又长又看不懂的,查了资料,也没看懂。
总而言之,这也是一项非常强大的技术。
总体而言,进入2018年后,中国在激光通信领域的技术已经能够占据世界领先地位。
现在吉林一号已于2023年1月15日发射,这是一颗携带激光通信终端的卫星。
之后几乎每个月都有技术实验。
车载激光通信技术是其中最值得一提的。
这一技术听起来不算什么,就是卫星和地面激光信息传输的变种。
但是要知道,国外类似的实验只是实现了使用天文台级望远镜,接收激光信息。
而且中国的汽车不但实现了小型化,而且实现了可移动化,机动性就不用了,高下立判。
不但如此,最终还是要实现组网。
心里只剩下一个词——厉害!
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