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日本推进太空—平流层光通信验证计划

日本推进太空—平流层光通信验证计划 航天出海去
2025-10-21
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导读:这与当前聚焦的星座互联形成互补,代表日本在非地面通信体系中的独特路径。

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在低轨卫星与高空平台通信成为非地面网络(NTN)关键环节的背景下,日本正加速推进下一代光通信技术的实证进展。2025年10月16日,日本信息通信研究机构(NICT)、清原光学(KIYOHARA OPTICS)、阿克埃奇航天公司(ArkEdge Space)与软银(SoftBank Corp.)联合宣布签署合作协议,计划在2026—2027年间开展世界首个“太空—平流层双向光无线通信”验证实验。

该项目旨在验证低轨卫星(LEO)与平流层高空平台(HAPS)之间的高速光通信链路,构建未来NTN网络中的关键技术能力。


一、光通信成为新一代非地面网络核心技术


近年来,光无线通信因其无需频谱授权、具备高速与高带宽优势,成为支撑卫星互联网与HAPS通信的重要方向。目前该技术已用于星间链路,但在太空与地面间的应用仍属前沿探索。相比传统射频链路,光通信可实现更低时延、更高吞吐量,适用于地球观测数据实时回传、应急通信恢复以及洲际数据干线等应用场景。

然而,光通信系统依赖极窄、高方向性的光束,这对姿态控制与实时指向精度提出极高要求。NICT的演示任务将挑战在约2000公里的距离上,实现LEO卫星与平流层平台间的双向10Gbps光通信,这被认为是当前国际上最具技术难度的任务之一。


二、技术方案与任务规划


项目计划分两阶段实施:

· 2026年:发射一颗6U级CubeSat,用于卫星—地面光通信验证;

· 2027年:在平流层HAPS上搭载光通信设备,实现卫星—平流层双向光通信实证。

光通信载荷将具备轻量化、低功耗、高辐射耐受与-90°C环境适应能力。卫星由ArkEdge Space负责开发,采用模块化卫星平台与高精度姿态控制系统,确保光链路稳定。


三、四方角色分工


· NICT:负责光通信设备的开发与链路设计,建设地面光通信站并主导总体实验方案;

· KIYOHARA OPTICS:制造适用于卫星与HAPS环境的光通信组件;

· ArkEdge Space:设计与制造微小卫星平台,协调发射并承担在轨运行;

· SoftBank:负责平流层通信设备开发、HAPS飞行与系统集成。

该项目获得日本经济产业省(METI)与新能源产业技术综合开发机构(NEDO)联合支持,属于“Beyond 5G/6G创新ICT基金计划”的重点课题。


四、SoftBank 平流层通信平台持续推进商业化验证


值得注意的是,这一合作建立在SoftBank近期取得的重要技术成果基础上。2025年9月,SoftBank宣布成功完成搭载6单元高空通信载荷的HAPS 5G实地验证试验。该载荷同时整合了服务链路(Service Link)与馈电链路(Feeder Link)设备,实现了从高空至地面的端到端5G连接。

在日本东京都八丈岛上空3000米高度的飞行测试中,SoftBank实现了6个蜂窝单元的稳定地面覆盖,验证了多单元定点通信(Footprint Fixation)技术。测试中移动终端在15公里范围内仍能保持平均33 Mbps的下行速率,这一距离等效于HAPS平台在20公里高度时覆盖范围边缘的通信条件。

该成果表明,SoftBank正为HAPS系统建立可行的高容量通信架构,为未来商业化部署奠定基础。


五、日本“空—天—地”一体化通信网络的成型


此次NICT—SoftBank联合计划的核心意义在于,日本正尝试构建“空—天—地一体化通信架构”,通过HAPS平台与LEO卫星光通信,实现跨层级的高速、低时延链路连接。
这一方向与美国和欧洲当前聚焦的卫星星座互联形成互补,代表日本在非地面通信体系中的独特路径。

未来,随着光通信设备小型化与姿态控制技术成熟,该方案有望用于灾害应急通信、偏远地区网络延伸、以及6G时代超低时延骨干通信。

对于全球商业航天企业而言,这不仅展示了光通信在LEO与HAPS系统中的应用前景,也意味着非地面网络竞争的重点不仅涵盖频谱资源,也强调系统集成能力与跨层网络互操作性。



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