
(青海日報 2025 年 6 月 19 日訊) 中國科學院紫金山天文台牽頭的聯合團隊在太赫茲通信領域取得裡程碑進展 —— 将太赫茲天文望遠鏡系統應用于通信場景,在海拔 4445 米的青海雪山牧場實現 1.2 公裡距離的高清視頻實時傳輸。這項突破為高容量星地通信提供了全新技術路徑,相關成果于《國家科學評論》在線發表。
一、技術突破:天文設備的通信場景革命
2024 年 10 月起,科研團隊在青海海西州雪山牧場亞毫米波天文台址開展實驗。其核心創新在于跨界融合天文觀測與通信技術:
硬件革新:自主研制 60 厘米口徑太赫茲望遠鏡,配備 500GHz 頻段超導混頻接收機,靈敏度達量子極限(噪聲溫度<10K)
發射端突破:僅 15 微瓦功率的全電子學太赫茲發射器,實現 0.1W/㎡的超低功率密度傳輸
傳輸成果:成功傳輸 1080P 高清視頻,誤碼率<10⁻⁶,等效數據速率達 1.2Gbps
紫金山天文台研究員李烨介紹:"傳統太赫茲通信需高功率發射器,而我們利用天文望遠鏡的高靈敏度特性,證明低功率太赫茲信号可實現長距離高質量傳輸。"
二、場景價值:星地通信的高原驗證
選擇海拔 4445 米的雪山牧場作為實驗場,具有特殊戰略意義:
大氣窗口适配:4445 米海拔處,太赫茲波(500GHz)大氣傳輸損耗較平原降低 37%,接近星地通信的大氣環境
極端環境測試:-25℃低溫、60% 濕度條件下,系統仍保持穩定傳輸,驗證高可靠性
星地鍊路模拟:望遠鏡仰角 75° 時,信号傳輸路徑與衛星過境軌迹高度相似
實驗數據顯示,該系統在 1.2 公裡距離的傳輸性能,等效于星地鍊路中 300 公裡軌道高度的通信效果,為太赫茲星地通信提供了關鍵參數支撐。
三、行業影響:通信技術的代際跨越
1. 技術路線創新
颠覆 "高功率 = 高性能" 的傳統認知,開創 "高靈敏度接收 + 低功率發射" 的新範式
天文望遠鏡與通信系統的跨界融合,為太赫茲通信設備小型化提供思路
2. 應用前景展望
6G 核心技術:太赫茲頻段(0.1-10THz)是 6G 候選頻段,該技術可提升頻譜效率 5-10 倍
深空探測通信:為月球、火星探測提供高容量通信鍊路,數據傳輸速率較微波通信提升 100 倍
中國通信學會專家委員會主任表示:"這項突破将太赫茲通信從實驗室推向工程化,尤其在星地鍊路領域,有望使我國在下一代通信技術競争中占據先機。"
四、科研啟示:交叉學科的創新範式
該成果的誕生得益于三大交叉融合:
學科交叉:天文學的高靈敏度接收技術與通信工程的信号處理技術結合
場景交叉:将天文觀測的高原台址轉化為通信技術驗證場
設備交叉:同一套望遠鏡系統可同時用于天文觀測與通信傳輸
紫金山天文台台長吳雪峰指出:"當射電天文設備成為通信鍊路的關鍵節點,這種跨界創新不僅解決了技術難題,更開拓了科研視野。" 據悉,團隊正計劃在青海建設太赫茲星地通信試驗基地,開展 10 公裡級傳輸實驗,為未來太赫茲通信衛星研制奠定基礎。
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