资讯首页   焦点新闻   国内新闻    国际新闻   产经新闻    深度解读    技术前沿   航天政策法规     视频    

从EDRS看国外空间激光通信发展

时间:2016年06月30日 信息来源:《中国航天》 点击: 【字体:



 2016年1月30日, “欧洲数据中继系统”(EDRS) (即太空数据高速路)的首个激光通信数据中继有效载荷EDRS—A寄宿在“欧洲通信卫星” (Eutelsat)9B上进入地球静止轨道。EDRS将提供1.8吉比特/秒的通信速率,成为首个商业化运营的高速率空间激光通信系统(图1),标志着空间激光通信从在轨演示验证阶段迈入了工程化应用阶段。



一、项目概况


  1.背景与需求


  当前数据传输量的指数级增长对卫星通信容量和数据传输速率提出了更高的需求,而且近地轨道卫星通常需等待经过地面站上方的时机与地面交换数据信息,导致通信延时。相较通信带宽已达瓶颈的传统射频通信,空间激光通信具有高速实时性、高容量性和保密稳定性等特点,将成为未来军事和商业空间网络的重要构成系统。对欧洲而言,一方面,欧盟委员会与欧空局(ESA)共同实施的“全球环境与安全监测”计划将使欧洲空间通信基础设施每天从太空传输至地面的数据量达到6太字节;另一方面,欧洲仍依赖非欧洲地面站从对地观测卫星接收数据。为满足欧洲航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求,摆脱对非欧洲地面站的依赖,保持空间通信的战略独立性,ESA发布了“欧洲数据中继卫星”项目。


  2.项目概况及历程


  EDRS是ESA和空客防务与航天公司在“公私合作伙伴关系” (PPP)机制下共同研发的世界上首个独立的商业化空间激光通信系统,通过采用激光通信技术在地球静止轨道为近地轨道卫星、机载平台向欧洲地面站近实时地中继大量数据(发展历程见表1)。EDRS将用于:近实时提供由对地观测卫星和机载平台获取的时间优先和敏感数据的传输服务,提高自然灾害监测和响应能力;为政府和安全部门需要的敏感数据提供近实时加密传输服务;使用户近实时地发送指令至自己的卫星。


 表1 EDRS项目历程


二、EDRS空间激光通信系统的构成与服务


  E D R S由一套寄宿数据中继有效载荷E D RS—A和一颗配置了数据中继有效载荷E D R S—C的专用卫星组成的空间段以及专用地面段构成。E S A拟在2 0 1 7年中期发射EDRS-C,在2020年补充第三颗卫星“全球网”(GlobleNet),从而实现全球数据中继服务。


  1.空间段


  EDRS—A激光通信终端(图2)寄宿在“欧洲通信卫星”9B上,包含一个用于光学星间链路的LCT(激光通信终端)和一个Ka波段终端。





  EDRS-C仅包含LCT,装载于为其专门研制的EDRS-C卫星上。具体搭载平台及系统能力参数见表2。


表2 EDRS节点宿主卫星和平台


  LCT装有用于执行光学数据中继链路的所有子单元,包括提供发送和接收路径的数据电路、激光光纤放大器和对应的驱动电路。此外,它还负责运行、监视和控制子单元的计算机。LCT还包括一个与卫星主数据总线连接的数字接口、机械装置和光束扩展器。采用的激光锁相技术、二进制相移键控(BPSK)零差相干体制、自适应光学,以及1.064微米波长的单光载波等技术使其具有较高的检测灵敏度,能够显著放宽链路功率预算,特别适合超长距离的高速传输。2014年,EDRS采用的LCT已在静地轨道(GEO)卫星“阿尔法卫星”和低地轨道(LEO)卫星“哨兵”1A上完成速率达600JL比特/秒的LEO—GEO双向激光通信链路试验。


  2.地面段


  包括:①专用卫星控制中心(SC C),被连接到EDRS—C航天器运行商,用于EDRS—A载荷时,作为载荷控制中心由德国宇航中心(DLR)和欧洲通信卫星公司联合操作;②位于德国奥托布伦的任务操作中心(MOC)和位于比利时雷杜空间服务中心的备份任务操作中心(B—MOC),用于满足EDRS]IE务需求的用户接口;③2个接收地面用户数据的数据地面站(DGS);④用于接收用户数据的馈电电路地面站(FLGS)和备份链路地面站(BFLGS)。


  3.EDRS服务


  作为完全的商业服务系统,EDRS每天至少中继50太比特的数据量,可提供两种类型的数据中继服务,一种是光学类型,采用激光通信终端满足高速率传输需求,上行链路传输速率可达1.8吉比特/秒,距离可达45000千米;另一种是射频类型,采用400兆赫兹带宽Ka波段星间链路