从月球传照片，4分钟缩短到12秒！中国速度如何实现→
科技日报记者 陆成宽
过去，从月球轨道传回一张8K超高清全景月球照片，地面人员要等上四五分钟。如今，同样的照片只需12秒左右就能传完。带来这一变化的，正是我国近日完成的地月双向高速激光通信试验。该试验在40万公里的地月距离间建立起稳定、高速的激光链路，相当于在地球与月球之间搭起一条“信息高速公路”。
地月尺度双向激光通信示意图。图片来源：中国科学院空间应用工程与技术中心 地月激光通信有什么优势？实现地月双向激光通信要克服哪些技术难题？后续会带来哪些改变？ 围绕这些问题，9月1日，科技日报记者采访了相关专家。
第一问：地月激光通信优势在哪？
传统射频通信依赖无线电波，而激光通信利用光波传输，原理上更接近光纤宽带。激光通信最大的好处是带宽大、速度快。在卫星上装的设备，体积、重量、耗电都差不多的情况下，激光通信的速率可以比传统微波通信快10到100倍。
“射频好比一条普通公路，车道有限，车流容易饱和；激光则像一条多车道高速公路， 同样的时间内能传输的数据量大得多。” 中国科学院空间应用工程与技术中心研究员杨雷解释，在地月距离下，传统射频通信传输高清视频或海量科学数据非常吃力，而激光通信可以轻松胜任。
激光通信另一个好处是不容易泄密。 激光光束特别集中，不像无线电波那样向四周“广播”，能量不会到处乱跑，别人很难半路截获到信号。“激光就像一束手电筒光，照哪儿就是哪儿，微波更像是大喇叭广播，范围大，但谁都能听见。”杨雷形象地比喻道。
第二问：40万公里双向激光通信需攻克哪些难题？
40万公里，相当于绕地球赤道10圈，光从月球到地球单程也要1秒多。在这么远的距离上做双向激光通信，要跨过信号弱、瞄准难、传输慢三道坎。
激光束虽然方向集中，但跑了40万公里还是会散开不少，到地面望远镜时可能只剩发射时的一丁点儿，变得非常弱。地面接收端必须用上高灵敏度的探测器，才能从背景噪声里把微弱的光子“认”出来。“为此， 我们做了超导纳米线单光子探测器阵列。 它就像一个能抓住光子的超灵敏‘眼睛’，本身杂音特别少，反应还极快。 再配上自己研发的信号处理算法，就算信号弱得都快被噪声‘淹没’了，也能硬生生从一大堆干扰里把它给‘捞’出来。” 杨雷说。
同时，激光光束非常窄，而地球和月球都在不停运动，卫星平台自身也有微小振动。地面站和卫星必须一直精确对准，稍微偏一点，链路就可能断掉。杨雷打了个比方：“这相当于从北京用一束激光照准月球上一个移动的小点，还要一直锁定。”