Uzay lazer iletişimi, lazerleri bilgi taşıyıcı olarak kullanır. Geleneksel mikrodalga iletişimiyle karşılaştırıldığında yüksek bant genişliği, hızlı hız, yüksek yön doğruluğu, güçlü güvenlik ve hafif ekipman gibi önemli avantajlar sunar. Bununla birlikte, yüzbinlerce kilometrelik derin uzay mesafelerinde, lazer iletişimi uzun süredir, genellikle "üç dağ" olarak adlandırılan üç büyük teknik zorlukla karşı karşıyadır: hassas ışın hizalamasında aşırı zorluk, ciddi sinyal zayıflaması ve iletim hızlarını artırmadaki zorluk.
Çin Bilimler Akademisi Uzay Uygulama Mühendisliği ve Teknoloji Merkezi liderliğindeki araştırma ekibi, Zhejiang Laboratuvarı, Yunnan Gözlemevleri ve Şangay Mikrosistem ve Bilgi Teknolojisi Enstitüsü ile işbirliği içinde bu üç büyük engeli aşmak için beş yıl harcadı.
İlk olarak, "hizalama zorluğunu" çözmek. Dünya-Ay iletişimi genellikle "400.000 kilometre uzaklıktaki bir iğneye iplik geçirmek" ile karşılaştırılır. Verici uçtaki mikroskobik açısal sapma bile hedefe ulaşıldığında birkaç kilometrelik konumsal hataya neden olabilir. Bu sorunu çözmek için ekip, son derece uzun mesafeler ve son derece zayıf sinyaller için tasarlanmış iki-yollu bir toplama ve izleme çözümü geliştirdi-. Uydu yörüngelerini, teleskop kurulumu ve deformasyon hatalarını, atmosferik kırılmayı ve lazerin-uçuş-zamanını kapsamlı bir şekilde hesaplayıp kalibre ederek, uydu ve yer teleskopunun hareket halindeyken yüksek-hassasiyette hizalamayı korumasını sağladılar.
İkincisi, "zayıf sinyal" sorununun üstesinden gelmek. 400.000 kilometre yol kat ettikten sonra yere ulaşan lazer sinyali yalnızca birkaç fotona indirgenir ve ay ışığı, yıldız ışığı ve şehir ışıkları gibi arka plan gürültülerinden kaynaklanan girişimlere karşı oldukça hassastır. Bu zorlu zorluğun üstesinden gelmek için ekip, bağımsız olarak geliştirilen yüksek-hızlı süper iletken tek-foton algılama teknolojisine ve bir dizi karmaşık, yüksek-hassasiyetli iletişim sinyali işleme algoritmalarına güvendi. Bu onların, kalabalık, gürültülü bir şehirde bir toplu iğne düşüşünü binlerce mil öteden doğru bir şekilde duymaya eşdeğer olan devasa miktardaki gürültüden geçerli sinyali başarılı bir şekilde çıkarmalarına olanak tanıdı.
Son olarak "yavaş iletişim" engelini aşıyoruz. Son derece düşük sinyal-gürültü oranı koşullarında-yüksek veri hızlarına ulaşmak için ekip, pikosaniye-seviyesinde zaman tanıma yeteneğine sahip, yüksek-bant genişliğine sahip, son derece verimli iletişim işleme teknolojisi geliştirdi. Gürültüyle mücadele etmek için güçlü hata-kodlama stratejileriyle desteklenen, yüksek-düzey darbe konumu modülasyonunu ve son derece güvenilir sinyal işleme şemalarını benimsediler. Bu test başlangıçta 1,25 Mbps'lik (saniyede megabit) bir yukarı bağlantı hızına ve 100 Mbps'lik bir aşağı bağlantı hızına ulaştı. Örneğin, 8K yüksek çözünürlüklü bir ay yüzeyi görüntüsünün indirilmesi, geleneksel 5 Mb/sn mikrodalga bağlantısı kullanılarak yaklaşık 4 ila 5 dakika sürdü. Yeni 100 Mb/sn-sınıfı lazer iletişim sayesinde iletim süresi önemli ölçüde yalnızca 12 saniyeye düşürüldü; bu, verimlilikte neredeyse 20 kat artış sağladı.
Şu anda Dünya ile Ay arasındaki bu "bilgi otoyolu" tamamen kurulmuştur. Küresel Ay keşifleri ve mürettebatlı Ay'a iniş görevleri hızlandıkça cislunar uzayında bir "veri patlaması" yaşanmak üzere. Yeni kurulan bu iki-yollu yüksek-hızlı lazer bağlantısı, yalnızca gelecekteki görevlere yönelik istikrarlı ve yüksek-hızlı yeni bir bilgi aktarımı yöntemi sağlamakla kalmayacak, yüksek çözünürlüklü ay videolarının ve devasa miktarda bilimsel verinin gerçek-zamanlı geri dönüşünü{-destekleyecek, aynı zamanda Çin'in uzay bilimi ve uygulamalarında daha orijinal atılımlar elde etmesine de güçlü bir şekilde destek olacak.
