การสื่อสารด้วยเลเซอร์อวกาศใช้เลเซอร์เป็นตัวพาข้อมูล เมื่อเปรียบเทียบกับการสื่อสารด้วยไมโครเวฟแบบดั้งเดิม มันมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ รวมถึงแบนด์วิธสูง ความเร็วที่รวดเร็ว ความแม่นยำของทิศทางสูง การรักษาความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง และอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเบา อย่างไรก็ตาม ในระยะทางหลายแสนกิโลเมตรในห้วงอวกาศ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ต้องเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคหลักสามประการมายาวนาน ซึ่งมักเรียกกันว่า "ภูเขาสามลูก" ได้แก่ ความยากอย่างยิ่งในการจัดแนวลำแสงที่แม่นยำ การลดทอนสัญญาณที่รุนแรง และความยากลำบากในการเพิ่มอัตราการส่งผ่าน
นำโดยศูนย์วิศวกรรมและเทคโนโลยีการประยุกต์ใช้อวกาศของสถาบันวิทยาศาสตร์จีน และด้วยความร่วมมือกับห้องทดลองเจ้อเจียง หอดูดาวยูนนาน และสถาบันไมโครซิสเต็มและเทคโนโลยีสารสนเทศเซี่ยงไฮ้ ทีมวิจัยใช้เวลาห้าปีในการเอาชนะอุปสรรคสำคัญทั้งสามนี้
ขั้นแรก การแก้ปัญหา "ความท้าทายในการจัดตำแหน่ง" โลก-การสื่อสารบนดวงจันทร์มักถูกเปรียบเทียบกับ "การร้อยด้ายที่ระยะทาง 400,000 กิโลเมตร" แม้แต่การเบี่ยงเบนเชิงมุมระดับจุลภาคที่ปลายการส่งสัญญาณก็อาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดของตำแหน่งหลายกิโลเมตรเมื่อไปถึงเป้าหมาย เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมงานได้สร้างสรรค์โซลูชันการรับและการติดตามแบบสองทาง-ที่ออกแบบมาสำหรับระยะไกลเป็นพิเศษ-และสัญญาณที่อ่อนมาก ด้วยการคำนวณและปรับเทียบวงโคจรของดาวเทียมอย่างครอบคลุม การติดตั้งกล้องโทรทรรศน์และข้อผิดพลาดในการเปลี่ยนรูป การหักเหของบรรยากาศ และเวลาเลเซอร์-ของ-การบิน พวกเขาทำให้มั่นใจได้ว่าดาวเทียมและกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินจะรักษาแนว-ความแม่นยำสูงในขณะเคลื่อนที่
ประการที่สอง เอาชนะปัญหา "สัญญาณอ่อน" หลังจากเดินทางเป็นระยะทาง 400,000 กิโลเมตร สัญญาณเลเซอร์ที่ตกถึงพื้นจะลดลงเหลือเพียงไม่กี่โฟตอน และไวต่อการรบกวนจากเสียงรบกวนพื้นหลัง เช่น แสงจันทร์ แสงดาว และแสงไฟในเมือง เพื่อรับมือกับความท้าทายสุดขีดนี้ ทีมงานอาศัยเทคโนโลยีการตรวจจับโฟตอนเดี่ยว-ตัวนำยิ่งยวดความเร็วสูง-ที่พัฒนาขึ้นอย่างอิสระและชุดอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณการสื่อสารความไวสูง-ที่ซับซ้อน วิธีนี้ทำให้พวกเขาดึงสัญญาณที่ถูกต้องจากเสียงรบกวนจำนวนมหาศาล-ได้สำเร็จ เทียบเท่ากับการได้ยินเสียงเข็มหล่นในเมืองที่พลุกพล่านและอึกทึกครึกโครมซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายพันไมล์อย่างแม่นยำ
ในที่สุดก็ทำลายอุปสรรค "การสื่อสารที่ช้า" เพื่อให้ได้อัตราข้อมูลที่สูงภายใต้เงื่อนไขอัตราส่วนสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวนที่ต่ำมาก ทีมงานได้พัฒนา-แบนด์วิธสูง เทคโนโลยีการประมวลผลการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถจดจำเวลาในระดับพิโควินาที-ได้ พวกเขาใช้-การมอดูเลตตำแหน่งพัลส์ลำดับสูงและแผนการประมวลผลสัญญาณที่มีความน่าเชื่อถือสูง เสริมด้วยกลยุทธ์การแก้ไขข้อผิดพลาดที่รุนแรง-เพื่อต่อสู้กับสัญญาณรบกวน การทดสอบนี้เริ่มแรกได้รับความเร็วอัปลิงก์ที่ 1.25 Mbps (เมกะบิตต่อวินาที) และความเร็วดาวน์ลิงก์ที่ 100 Mbps ตัวอย่างเช่น การดาวน์โหลดภาพพื้นผิวดวงจันทร์ที่มีความคมชัดสูง- 8K ใช้เวลาประมาณ 4 ถึง 5 นาทีโดยใช้ลิงก์ไมโครเวฟแบบเดิมที่ความเร็ว 5 Mbps ด้วยการสื่อสารด้วยเลเซอร์คลาส 100 Mbps- ใหม่ เวลาในการส่งข้อมูลลดลงอย่างมากเหลือเพียง 12 วินาที ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพได้เกือบ 20 เท่า
ปัจจุบัน "ทางด่วนข้อมูล" ระหว่างโลกและดวงจันทร์นี้ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างสมบูรณ์แล้ว ในขณะที่การสำรวจดวงจันทร์ทั่วโลกและภารกิจลงจอดบนดวงจันทร์ที่มีลูกเรือเร่งความเร็วขึ้น อวกาศซิสลูนาร์กำลังจะพบกับ "การระเบิดของข้อมูล" ลิงก์เลเซอร์ความเร็วสูง-ทาง-ที่จัดตั้งขึ้นใหม่นี้ไม่เพียงแต่จะให้วิธีการส่งข้อมูลใหม่ที่เสถียรและความเร็วสูง-สำหรับภารกิจในอนาคต โดยสนับสนุน-การส่งคืนวิดีโอดวงจันทร์ที่มีความคมชัดสูง-ตามเวลาจริงและข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จำนวนมหาศาล แต่ยังจะสนับสนุนจีนอย่างแข็งขันในการบรรลุความก้าวหน้าดั้งเดิมมากขึ้นในด้านวิทยาศาสตร์อวกาศและการประยุกต์
