欧洲SILEX计划及后续空间激光通信技术发展.pdf

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1、V01．22No．2航天器工程第22卷第2期!!一SPACECRAFTENGINEERING2013年4月22222222222252222222===============================一!；；；欧洲SILEX计划及后续空间激光通信技术发展郭永富王虎妹(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要介绍了欧洲半导体激光星间链路实验(SILEX)计划及其后续空间激光通信的概况，分析SILEX计划中瞄准、捕获与跟踪(PAT)系统的主要设备及其性能指标，研究其PAT策略，给出了星间、星地激光通信

2、的试验结果；梳理出中国发展空间激光通信的关键技术，提出了中国对地观测卫星数据传输的初步方案设想。关键词欧洲航天局；半导体激光星间链路实验；激光通信；瞄准、捕获与跟踪中图分类号：TN929．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．02．017SurveyonSILEXandSubsequentDevelopmentofSpaceLaserCommunicationinEuropeGUOYongfuWANGHumei(BeijingInstituteofSpacecraft

3、SystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：ThispaperintroducesSILEXandtheevolutionoflasercommunicationtechnologyinEurope．ItanalyzesthePATterminaldesignandthePATstrategyofSILEX．Theexperimentaluplinkanddownlinkresultsareshowed．Basedontheabove，thekeytechnolo

4、giesarelistedandaschemeofdatatransmissionforChineseearthobservationsatellitesispresented．Keywords：ESA；SILEX；lasercommunication；PAT(pointing，acquisitionandtracking)1引言1977年，欧洲航天局(ESA)签署空间高速激光通信调制器评估的技术合同，标志着ESA在空间激光通信领域研究的开始。20世纪80年代，ESA启动半导体激光星间链路实验(Semicondu

5、ctor-laserInter—satelliteLinkEXperiment，SILEX)计划，对空间激光通信进行试验验证。2001年11月20日，SILEX在世界上第一次实现星间激光通信，证明了激光通信应用于星间链路的可行性。2003年，SII显X的星间激光通信进入常规在轨运行模式。目前，ESA在星间激光链路技术领域处于领先地位[1。4]。德国在SILEX的基础上研制了第二代激光通信终端(LaserCommunicationTerminal，LCT)。搭载第二代LCT的德国X频段陆地合成孔径雷达卫星(Terr

6、aSAR—X)与美国近场红外实验(NFIRE)卫星于2008年进行了空间激光通信试验，数据速率达5．6Gbit／sc5羽。在数据速率需求越来越高、射频频段越来越拥挤的情况下，激光通信是实现高速大容量空间通信的最佳途径，甚至可以说是唯一解决方案，欧洲在后续的多颗卫星上配置了激光通信终端。另外，空间激光通信具有体积小、重量轻、数据速率高、抗干扰与截获、无须申请频段等优势，未来空间激光通信必会得到更广泛的应用。2欧洲SILEX计划及后续空间激光通信发展概况2．1SILEX计划SILEX计划的目的是进行在轨的激光通信试验

7、，收稿日期：2012—07—30；修回日期：2012—12—26作者简介：郭永富(1982一)，男，工程师，从事卫星预研工作。Email：guoyongfu08@gmail．corn。第2期郭永富等：欧洲SILEX计划及后续空间激光通信技术发展89空间段包括法国近地轨道对地观测卫星斯波特一4(SPOT-4)和欧洲通信卫星阿特米斯(ARTEMIS)。SPOT一4卫星于1998年3月22日成功发射人轨。ARTEMIS卫星在2001年7月12日发射，由于火箭故障未顺利进入GEO轨道(后利用电推进系统最终在2003年2月

8、1日进入GEO轨道)。在ARTEMIS卫星处于高度31000km、倾角0．8。、周期20h的圆轨道上时，与SPOT-4卫星开展了星间激光通信试验并取得了成功，第一次验证了星间激光通信。此外，还利用位于法国南部的激光地面站(OGS)对星地激光通信进行了试验uj。此后，日本开发了与SILEX兼容的激光应用通信装置(LUCE)，并于2005年8月23日搭载轨道间激光通信工程试验