格陵蘭島戰略價值升級，激光通信引發新一輪產業與地緣競賽

在上期播客節目，趙教授在談及激光的未來應用中就提到了激光通信。作為通向未來的“太空光速公路”，激光通信正以高帶寬、低延遲、強抗干擾的顛覆性特性，重塑從太空到地面的信息網絡格局。隨著全球數字化進程的加速，這項技術將成為構建下一代“天地一體化”網絡的基石。

Laurynas Maciulis

近日，AZoOptics采訪了Astrolight公司聯合創始人兼首席執行官Laurynas Maciulis，探討從射頻通信向激光通信的快速轉型，及對商業、民用和國防航天網絡的意義。他在剖析激光通信的優勢之余，還強調在格陵蘭島上建立光學地面站的戰略重要性。

個人及公司背景介紹
Astrolight公司是一家專注激光通信（激光星間鏈路與星地鏈路）技術的歐洲科技公司。2019年，公司是由數位來自歐洲頂尖激光技術企業的聯合創始人，共同創立。在此之前，Laurynas Maciulis曾聯合創立NanoAvionics并擔任首席技術官。目前，Astrolight為客戶提供端到端的光學連接解決方案：包括激光通信終端、光學地面站，以及支持空對地、空對空、船對船和地面激光鏈路的基礎設施。

他認為，與射頻通信相比，激光通信解決了前者面臨的諸多實際問題。首先，避開了擁擠的射頻頻譜以及相關許可需求；其次，激光通信能夠傳輸更大量的數據，通常比射頻高出數個數量級。它利用極窄且高度定向的激光束，其光頻載波遠高于射頻；第三，從本質上看，相較于極易受到干擾和欺騙的射頻通信，激光通信幾乎無法通過傳統電子戰手段進行干擾。

另外，他還強調，格陵蘭島對低地球軌道衛星的過境幾何構型具有重要戰略價值，因其靠近北極的地理位置使極軌衛星（可實現全球覆蓋）能夠頻繁過境。同時，格陵蘭鄰近磁極的位置優勢，使其成為監測空間天氣現象的理想地點。結合近期美國政府對格陵蘭島的高調表態，不難看出，該島除得天獨厚的豐富資源外，其戰略要地的屬性也已顯現。

融入商業及國防網絡
在商業領域，激光通信已從實驗測試階段邁向實際部署。SpaceX等企業正積極應用該技術，隨著帶寬需求持續增長，預計將有更多的公司參與其中。去年8月，SpaceX的Starlink工程副總裁Michael Nicolls就在X上發布了一段視頻，介紹了Starlink“迷你激光器”。

星鏈上的“迷你激光器”

該激光器旨在將第三方衛星和空間站連接到Starlink星座中。這款迷你激光器可實現25Gbps的鏈路速度，傳輸距離達4000公里，并且在隨Starlink G10-20發射的衛星上成功進行了軌道測試。星鏈衛星已經具備星間通信能力，但目前只能與其他星鏈衛星通信。每顆星鏈衛星都包含三個空間激光器（光星間鏈路或ISL），運行速度最高可達200Gbps。

在民用方面，近期最重要的突破之一是提升地球觀測數據的回傳速度，尤其適用于災害響應等時效性強的場景。這正是Astrolight最新項目的重點方向。近期公司與歐洲航天局簽署合同，將在格陵蘭島建設首個光學地面站，旨在加速衛星數據（如災害監測響應、地理情報等）傳回地球的時效性。

對于國防領域，激光通信已成為安全通信骨干網的重要組成部分，即使在射頻鏈路受損時仍能保障關鍵服務。例如在去年9月，美國太空發展局發射了首批衛星構建軍用網絡，該星座系統便依賴激光通信技術。

隨著干擾、欺騙和監視等威脅日益加劇，激光通信憑借能在射頻最脆弱環節具備的增強容量與抗干擾能力，正展現出越來越重要的戰略價值。

Astrolight公司的ATLAS（前置終端）現身圖盧茲空中客車防務與航天公司設施

Laurynas Maciulis表示，運營商需要的是成本可控、易于部署的端到端解決方案。為此，公司同步研發多項技術（包括空對地及星間鏈路的光學地面站與激光終端），為運營商提供覆蓋太空、陸地、空中及海洋全域的端到端通信系統。

此外，公司的解決方案比目前市場上許多其他光通信系統更為緊湊。這也有助于在不犧牲數據吞吐量的前提下降低成本，并使系統組裝部署更快速便捷。得益于系統中采用的先進技術，這種緊湊型設計得以實現。

中國模式
去年6月，北京郵電大學與中國科學院的聯合研究團隊僅用2W激光器，就實現了地球同步軌道衛星每秒1Gbps的超高速數據傳輸，這一速率達到星鏈衛星網絡最高速度的5倍。

相比之下，星鏈使用距離地球表面約550公里的低地球軌道衛星，需要數千顆租的復雜網絡提供服務。目前星鏈的平均下載速度約為每秒67Mbps，具體速度取決于地理位置和網絡擁堵情況。

星鏈網絡概念圖

將數據從軌道傳輸到地面并非易事，尤其是在使用激光的情況下。地球大氣層會扭曲光線，即使是窄帶光信號也會被散射，從而降低信號質量。大多數依賴自適應光學或模式分集接收的獨立系統，無法在實際條件下穩定激光鏈路，以維持高數據傳輸速率。

為了解決這個問題，研究人員開發了一種名為AO-MDR（自適應光學和模式分集接收）協同的聯合方法，實時動態校正畸變的激光束。該系統利用麗江天文臺一臺1.8米望遠鏡內的357個微鏡陣列，對入射光進行整形，然后通過多平面光轉換器將校正后的信號分成8個獨立的通道。實時算法會選擇其中強度最高的三個通道進行解碼。

中國的激光試驗引入了一種截然不同的模式：更少的衛星、更高的軌道高度、更小的功率

該技術將可用信號率提高到91.1%，比早期系統中報告的72% 基線有了顯著提高，這項研究成果已在《光學學報》上發表的同行評審研究中得到證實。該系統的應用遠不止高速下載。

由于激光束窄而聚焦，因此不易被攔截或干擾。這使得它們在軍事通信系統、深空任務和科學遙測等領域極具吸引力，在這些領域，數據完整性和信號保密性至關重要。