中新網北京3月2日電 題：中國首次星地雷射通信試驗：鋪就漫漫天光路
作者 郝哲 邱學雷
衛星在現代信息社會中發揮著非常重要的作用。茫茫太空之中，一顆顆衛星如同閃亮的眼睛，它們在圍繞地球不停的穿梭，不斷監測、獲取著與我們生活息息相關的海量信息。
但是如何使衛星所獲取的海量信息，快速、準確的傳輸給地面，一直是考驗世界航天的難題。
2012年3月2日，國防科工局在京舉行在軌交付儀式，將「海洋二號」衛星正式交付給用戶方國家海洋局。「海洋二號」第一次搭載進行了中國首次星地雷射通信試驗並取得圓滿成功，來自哈工大的馬晶、譚立英科研團隊為這道世界航天的前沿課題給出了中國解答。
難度極大的徵服
星地雷射通信屬於衛星雷射通信的一個組成部分，簡言之，就是將衛星和地面用雷射連結起來，形成空間的信息高速公路，進行數據的傳輸。
星地雷射通信應用後，能夠同時進行3000個高清晰電視信道廣播，約15000個普通電視信道廣播，明顯拓展信息傳播渠道。在減災方面，這一技術也有十分廣泛的應用。衛星上高清相機拍攝的災害資料，利用這一技術能避免數據壓縮導致的失真，將相關數據快速、準確的傳輸回地面，及時的對災情做出判斷和預報。
為搶先建立空間高速信息公路，在空間信息領域掌握主動。美國、歐空局、日本都在下大力氣，全力進行衛星雷射通信的研究。
鋪就漫漫天光路，話說的雖然容易，但是做起來又是何其艱難！該系統各部分所需要達到的精度幾乎是窮人類研究極限。
實現星地雷射通信，需要衛星和地面上的兩光束要極其準確的對準，否則，失之毫釐，差之千裡。早於中國進行衛星雷射通信研究的日本，曾這樣形容：它相當於在東京用雷射瞄準80公裡外富士山上一個移動的針眼。
此外，這項技術試驗對各項儀器設備的精度要求非常苛刻。以衛星雷射通信樣機為例，它由多光軸構成，對平行度要求極高，而機械調整定位經常在亞微米量級。亞微米是毫米的萬分之一精度，靠單純的機械加工根本無法完成，只有依靠科技人員不斷調試才能達到要求的精度。
實現星地雷射鏈路通信一個難度極大的挑戰，但是對一世界前沿課題的徵服卻來自一個意外的決定。
普通教師挑戰世界難題
1991年的春天，正在哈工大攻讀碩士研究生的譚立英需要準備碩士論文選題。她除了要給學生上課、接送5歲的女兒，每天還要往來於圖書館查閱資料，思量碩士論文的選題。
一段時間過去了，仍然找不到合適方向的她，帶著迷茫和渴望登上了去往北京的列車。在北京圖書館中，有關衛星雷射通信的資料讓她眼前一亮，「要是能在浩瀚空間建立一個無線光網，實時進行高速信息傳輸，這將是一件了不起的事情！」譚立英思索道。
然而這個選題卻遇到了前所未有的困境。
「美國已研究近三十年仍沒實現，你要開展這方面的研究，等於新開一個方向。方向雖好，但難度太大了，難以畢業。」幾位老師在譚立英碩士開題會上委婉善意的勸說到。
「這個研究方向我們國家還是空白，它將是今後中國衛星信息傳輸急需解決的核心技術，該技術若能攻破，將給衛星通信領域帶來革命」譚立英擲地有聲的說道。
「你要堅持做這個方向，碩士論文所需的研究費用你自己解決吧。而且，你另找導師吧。」導師表態到。
沒有經費支持，自己能否畢業還是未知數。譚立英遇到了極大的阻礙。在中國的星地雷射鏈路通信試驗即將夭折的時候，丈夫馬晶給予了她支持。
1988年到1990年，馬晶以訪問學者的身份在歐洲核子中心從事高能物理實驗研究工作。面對優越的工作和生活條件，他還是毅然決然地回到國內。
「沒有經費就擠家裡的錢做吧，咱們一起幹」。丈夫的理解和遠見卓識讓他們從此不僅在生活上更在科研上拴在一根繩上。
就這樣，這對相知相助、心心相印的夫妻翻開了中國衛星雷射通信研究的序頁，不知深淺地邁向了漫漫天光之路。
功夫不負有心人
研究開始了！沒有經費，就用家裡的積蓄和微薄的工資。沒有設備就用從學校教學實驗室報廢儀器淘寶，修一修再用。初步的光發射測試驗證得到了有效的數據，譚立英終於完成了畢業論文。
馬晶和譚立英並沒有停止研究的腳步，但是隨著研究不斷深入，他們的境況愈發窘迫。衛星雷射通信研究沒有高精度的測試條件是無法進行的。
1995年秋天，譚立英帶著碩士論文和50袋方便麵住進了北京阜新路8號航天部招待所，這一年，日本進行了衛星雷射通信的搭載實驗。
住下後，她迫不及待的闖入原航天部辦公樓，誤打誤撞中她闖進了一樓靠東北角的一間辦公室。
辦公室裡，一位年輕的機關領導正在辦公，這位「不速之客」讓他有些吃驚：「你找誰？」譚立英一時不知如何回答，「我不知道該找誰，我是哈爾濱工業大學的老師，我是研究衛星雷射通信的，從1991年就開始了，我就是想到航天部來找找，看哪個部門能支持我們一下。」譚立英索性一股腦地全盤託出。
這位領導(田玉龍)認真而耐心的聽取了譚立英的研究情況介紹，並給予了充分的肯定和鼓勵，其後向有關部門、專家呼籲，並鼓勵譚立英要堅持研究下去。
他們在衛星雷射通信領域的概念研究引起了學校的關注，1996年，5000元的校基金解決了他們的燃眉之急，研究終於可以繼續下去了。之後，國防科工局基礎科研預研基金、航天基金等經費支持陸陸續續補充進來，單元技術研究取得了突破。
2001年-2005年的五年間，在原國防科工委的大力支持下，哈工大衛星雷射通信研究團隊：完成了星地雷射鏈路的星上光通信原理樣機；研發了衛星雷射通信地面動態演示驗證測試系統；研製了國際上首套集成化高精度測試設備；在「十五」原理樣機研製的過程中，國防科工局組織航天科技集團公司五院、哈爾濱工業大學、中科院等有關單位對衛星總體進行了充分的協調，確定了開展星地雷射鏈路試驗，要求哈工大研製的原理樣機要以「海洋二號」衛星平臺為背景。
茫茫太空一線穿
漫漫長路二十載，茫茫太空一線穿！披星戴月，覓便星海，馬晶譚立英團隊為的就是星地雷射鏈路試驗的成功。
2011年10月25日清晨六點，當大多數人還沒從睡夢中向來時候，馬晶、譚立英和他們的團隊緊張而忙碌的工作著。
破曉的曙光漸漸透出雲端，中國首次星地雷射鏈路雙向捕獲跟蹤試驗正式開始。試驗現場的大屏幕上，「海洋二號」衛星以時速20000多公裡的速度向中國上空疾馳而來，預計將於10分鐘之後進入試驗區域。
工作人員一邊觀察跟蹤畫面，一邊不斷查看相關數據。「01，試驗前狀態確認。02，軌道參數確認。03，崗位確認……」按照現場總指揮的指令，各崗位人員有條不紊的操作、執行。
「滴」、「滴」、「滴」，衛星信號 聲音打破了現場的寧靜，空氣中一根無形的弦頓時「繃」了起來。「海洋二號」過頂只有幾分鐘，必須在這短暫的時間內，衛星光信號與地面光信號準確對準，實現快速雙向捕獲、連結並跟蹤。
進入鏈路試驗區，僅11秒，地面終端成功捕獲到星上終端發出的光信號，「抓到星上光信號了！跟上了！跟上了！一直在牢牢的跟著！」譚立英在輕輕的低沉而有力的說著。試驗現場頓時被掌聲和歡呼聲包圍。
這是中國衛星通信技術發展史上的一個重要裡程碑。該項試驗的成功，標誌著中國在空間高速信息傳輸這一航天高技術尖端領域走在了世界發展前列。中國成為第2個成功進行衛星雷射高速通信試驗的國家。國際上第1次成功進行了衛星與地面直接探測高速星地雷射通信試驗。
2012年2月21日，國防科工局系統工程一司在北京組織召開了星地雷射通信試驗評審會，評審專家認為，星地雷射通信試驗星上終端工作狀態穩定，各項功能和性能滿足研製總要求，星地雷射通信試驗實現了快速捕獲、穩定跟蹤和高速通信，圓滿完成預定的在軌測試任務，達到國際領先水平。
「莫謂星地通如許，更星間鏈路待接續。」這是馬晶教授在自己填的詞裡面所說到的。雖然中國的首次星地雷射鏈路連結試驗取得成功，但是天路的鋪就僅僅是織天網的序曲。
「單個計算機很神奇，但是只有聯起網來才能發揮更大的效應。星地雷射鏈路連結的技術的就是為了驗證衛星雷射通信技術，為衛星的組網做準備，使得星地、星星之間連結起來，做到數據更加時時、準確的傳輸，為國計民生保駕護航！」譚立英教授在接受採訪時說道。(完)