北京時間2020年5月12日9時16分40秒，在酒泉衛星發射中心，LaserFleet為“行云二號”01星（武漢號）和“行云二號”02星研制的物聯網星間激光通信載荷用冠名為“快舟·傳祺GS4號”的快舟一號甲運載火箭以“一箭雙星”方式發射成功。這是我國首次嘗試低軌衛星星間激光鏈路技術的驗證。

　
　“行云二號”衛星

 

　　“行云工程”計劃分α、β、γ三個階段，將在2023年前后建成由80顆低軌通信衛星組成的天基物聯網星座，以解決目前地面物聯網業務因蜂窩通信網絡覆蓋率嚴重不足（陸地覆蓋率約為20%，海洋覆蓋率不到5%）而導致“通信盲區”難題，實現真正的全球萬物互聯。

 

　
　“行云工程”天基物聯網星座

 

　　本次發射的“行云二號”01星、02衛星，是“行云工程”α階段的兩顆技術驗證星，在國內低軌星座中首次采用了星間激光鏈路技術，即在軌衛星之間可通過激光通信技術實現遠距離通信，可以不依賴地面站的轉傳，從而提高通信服務的實時性。

 

　

　行云工程“武漢站”地面站

 

　　星間鏈路是指衛星之間建立的通信鏈路，也稱為星際鏈路或交叉鏈路。通過星間鏈路實現衛星之間的信息傳輸和交換，多顆衛星可以互聯在一起，成為一個以衛星作為交換節點的空間通信網絡，降低衛星通信系統對地面網絡的依賴。憑借星間鏈路的優勢，通信系統可以減少地面信關站的設置數量、擴大覆蓋區域、實現全球測控等，而且信號在星間鏈路傳輸時可有效避免大氣和降雨導致的衰減，形成相對獨立的通信星座系統或數據中繼系統。

 

　

　“行云二號”01星和02星的星間激光通信鏈路

 

　　星間鏈路按照工作頻率分為微波鏈路（Ka頻段）、毫米波鏈路（部分Ka頻段和Q/V頻段等）、太赫茲鏈路（太赫茲頻段）和激光鏈路等。星間微波/毫米波鏈路具有技術相對成熟，可靠性較高，但是有限的帶寬限制了通信速率，同時收到頻譜制約。星間激光鏈路的優勢在于頻帶較寬，可以增加鏈路通信容量；設備功耗、質量、體積較??；波束發散角較小，具有良好的抗干擾和抗截獲性能，系統安全性高。因此，激光鏈路成為衛星在太空中星間傳輸的最理想技術。

 

　　

歐空局（ESA）“半導體激光星間鏈路試驗”（SILEX）項目

 

　　近年來，在具備寬帶、大容量、低延遲和全球覆蓋等特色的低軌通信星座的推動下，星間鏈路技術已經成為全球衛星通信系統發展的關鍵技術。當前，Starlink、LeoSat、Telesat、Iridium NEXT、O3b、OneWeb和Globalstar等中低軌道星座項目的發展勢頭正盛，根據預測到2020年高通量衛星的通信容量將達到近5Tbps，隨著寬帶大容量通信星座的建成，通信能力將增加到40Tbps以上。在這些星座中，美國的Starlink星座將采用激光星間鏈路實現空間組網，達到網絡優化管理以及服務連續性的目標。2018年2月22日，SpaceX公司采用獵鷹-9重型火箭成功發射了Starlink星座的2顆試驗通信衛星（TintinA/B），將為Starlink星座建設提供前期在軌技術驗證。2018上半年，Iridium NEXT星座分2組發射了15顆衛星（即41-50編組和51-55編組），每顆衛星具有4條微波星間鏈路。LeoSat星座也將采用激光星間鏈路建立一個空間激光骨干網；加拿大的Telesat星座亦計劃設置激光星間鏈路。按照目前公布的資料來看，O3b、OneWeb和Globalstar星座未設置星間鏈路。去年8月9日，第18、19顆北斗導航衛星首次實現星間鏈路，標志著我國成功驗證了全球導航衛星星座自主運行核心技術，為建立全球衛星導航系統邁進一大步。激光星間鏈路終端由上海光機所研制，可實現星間毫米級高精度距離時間測量和1Gbps星間高速通信。隨著首次星間鏈路的建立，北斗衛星系統通過星間鏈路順利接收并傳回幀星間遙測。

 

　
　SpaceX的Starlink星座兩顆試驗衛星

 

　　LaserFleet是一家新興商業航天創業公司，激光技術能力源自中國科學院上海光機所。公司首款星間激光通信機（T5）是搭載在微小衛星上的緊湊型激光通信終端，用于實現星間雙向數據通信。產品重量在5kg量級，跟瞄范圍±30°，在3,000km距離可實現100Mbps通信速率，在國內具有唯一性和領先性，屬于國際一流的星間激光通信終端。未來全球各星座還有超過5萬臺的設備需求量。單臺設備售價平均不低于100萬美元，市場總容量超過500億美金。

 

　　

LaserFleet研制的低軌星間激光通信終端

 

　　針對商業窄帶物聯網星座同軌道面的星間建鏈需求，LaserFleet在T5產品的基礎上進一步優化光/機/電總體技術方案，采用800nm激光光源，輕量化的精密跟瞄機構，高度集成化的電子學設計，在4500km距離上實現10Mbps以上的通信速率，重量在2kg量級，T2產品預計2020年內上市。