1厘米微型镜片实现卫星光通信技术突破

在地面上，我们的手机依靠4G、5G网络保持通信；当飞机在万米高空巡航时，则依赖高频无线电或卫星通信；那么，太空中卫星之间又是如何"对话"的呢？答案可能出乎你的意料——它们通过激光"打灯语"来传递信息。

这种星间激光通信技术看似简单，实则充满挑战。由于激光束极其纤细，要实现精准对准目标卫星难度极高。为此，科学家们研发了一种能快速调整位置、精准指向的反射镜系统，确保卫星间的"激光对话"畅通无阻。

最近，中国科学院上海微系统与信息技术研究所取得重大突破，成功研制出一款高性能MEMS（微电子机械系统）快反镜。这面仅有硬币大小的镜子，能在千分之一秒内完成角度调整，并能在-40℃至100℃的极端温度下稳定工作，完全适应严酷的太空环境。

这款快反镜以其超高精度和微型体积，使卫星能够将激光精准投射到上千公里外的目标卫星上，为星间激光通信开辟了新的可能。

MEMS：微型世界的机械奇迹

提起机械，人们通常会想到汽车发动机这类庞然大物。而MEMS则展现了机械技术的另一个极致——微型化。事实上，你的手机里就藏着多个MEMS器件。

现代手机的计步功能依靠MEMS加速度计实现，它能精确感知手机的运动状态；而手机的电子罗盘功能，则得益于内置的MEMS陀螺仪，完全取代了传统的指南针结构。

MEMS器件采用半导体工艺制造，尺寸通常只有几十到几百微米。比如用于数据保护的微型锁止结构，其齿轮直径仅约0.2毫米，这种精密度是传统加工工艺难以企及的。

相比之下，用于星间激光通信的MEMS快反镜堪称MEMS家族中的"大块头"。镜面越大，反射激光的能力越强，但同时也带来了控制难度。就像穿拖鞋比穿厚重靴子更灵活一样，驱动大镜面需要更精密的技术。

科研团队通过创新设计，成功实现了镜面尺寸与封装体积的完美平衡，为激光光束的精准控制提供了可靠解决方案。

精工细作的制造工艺

这款硬币大小的快反镜是如何制造出来的？关键在于独特的蜂窝结构设计。与传统平板反射镜相比，这种结构不仅大幅减轻重量，还将摆动时的镜面变形量控制在2.15纳米，仅为普通反射镜的四分之一。

支撑结构采用硅、二氧化硅、钼、铝等多种材料复合而成，既保证了结构强度，又确保了摆动精度。镜面与运动机构分开制造后精密键合，最终成就了这一太空通信利器。

激光通信的独特优势

在航天技术日新月异的今天，卫星已深度融入我们的生活：从北斗导航到气象预报，再到应急通信。一些企业正计划用成千上万颗卫星编织"卫星互联网"，让全球每个角落都能接入网络。

在这个庞大的卫星网络中，保密通信至关重要。传统无线电信号容易被截获，而激光通信因其极窄的波束和极强的指向性，成为理想的保密通信方案。虽然这对对准系统提出了极高要求，但也造就了其无可比拟的安全优势。

除了星间通信，卫星与地面之间也能进行激光通信。我国"墨子号"量子科学实验卫星就实现了上千公里的星地量子通信，将激光通信与量子密钥分发技术完美结合，创造了保密通信的新高度。

从古代匠人在方寸之间雕刻的精美作品，到现代科学家在浩瀚太空操控的精密仪器，人类对极致精密的追求从未停止。这种追求，正是推动科技不断进步的原动力。

免责声明

游乐网为非赢利性网站，所展示的游戏/软件/文章内容均来自于互联网或第三方用户上传分享，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系youleyoucom@outlook.com。

最新文章