走進中國航天科技集團有限公司五院西安分院新建的激光終端研製生產線，彷彿進入了一個光學機械和光學鏡片構成的森林。在一個巨大、光滑的黑色大理石為基礎的防震動操作檯上，不同規格的光學透鏡、反射鏡、分光鏡參差林立，演繹出各種複雜變化的光線路徑。
操作檯兩側各擺放一臺激光終端，它們要在自轉或公轉的同時，準確捕獲到來自對方的、穿過“透鏡叢林”的激光信號。如果這套設備在天上工作，還要複雜更多。在茫茫宇宙空間中，軌道上運行的衛星就像一個個不斷運動的質點，要讓它們發射出的激光在相距數萬千米、數十萬千米的航天器和地面站之間相互跟蹤，其難度可以想象。
航天科技集團五院西安分院的激光終端團隊就是這樣一個馭光而行的群體，架起了一條又一條的太空信息高速公路。
激光通信 空間通信技術的變革
五院西安分院激光終端團隊帶頭人么周石，現在是西安分院空間數據傳輸與處理技術研究所的副所長。他聲音洪亮，中氣十足，因為曾經有過教學經歷，在採訪中說到不易理解的地方，他還會像老師一樣拿起馬克筆在黑板上邊講邊畫，直到給你講明白。
么周石從激光通信的原理開始講起。生活中常見的無線通信或者說空間通信技術，是無線電射頻通信，如智能手機使用的4G等。光是電磁波的一種，因此也可以利用光來進行空間通信。空間激光通信就是以激光為載波，以大氣或者自由空間為開放信道，在空間節點（例如衛星之間）傳遞數據信息的通信技術。
與常見的無線電通信相比，空間激光通信最大的特點是傳輸速率非常高。么周石介紹說，目前五院西安分院已經研發成功了高速率的衛星激光通信技術，可以在1秒鐘內傳輸大容量的數據。
同時，與傳統微波通信相比，激光通信還具有通信容量大、抗電磁干擾性能強、保密性高等優點，且其通信終端體積小、功耗低、實用性高，非常適合用來建立高速、保密、大容量、抗干擾的衛星激光通信鏈路。
么周石比喻說，衛星激光通信鏈路的基本原理，相當於在衛星上安裝一支激光筆，將高速信息調製在激光上，再發射出去，將一大束光打到遠在數萬千米外的另一顆衛星上，對方衛星上的光接收機通過光學天線接收到光束，轉換為電信號，從而解調出原始信息。
衛星通信業界的學者普遍認為，空間激光通信技術的發展和突破對增強空間信息傳輸的實時性、安全性以及未來深空探測意義重大，有望帶來未來空間通信技術發展的變革。
自從上個世紀60年代激光器誕生起，科學家們就對激光通信產生了濃厚的研究興趣。上世紀80年代以來，隨著地面光纖通信技術的進步，衛星之間的空間激光通信也激起了各國宇航研究的熱潮。一直到2001年，歐洲才第一次實現了高軌衛星到低軌衛星之間的激光通信鏈路。
彼時，還在讀研究生的么周石，在圖書館學術刊物上看到了這次星間激光通信鏈路的報道，便立志為我國的星間激光鏈路而奮鬥。這才有了後來深耕衛星激光通信近20年的不解之緣。
從零起步 世界首次驗證多類星間激光鏈路
進入21世紀，衛星激光通信在國內剛剛起步，全國只有少數單位進行該領域的研究，其中工程研製單位只有五院西安分院一家。2008年，么周石胸懷“建設我國衛星激光通信鏈路”的豪情，來到西安分院，開始從事衛星激光通信的工程研究工作。
前3年，他帶領激光終端組5個人的隊伍，主攻星間激光鏈路演示驗證的基礎工程研究，從零開始，不斷完善人才隊伍、資金項目和技術能力。在只有80平方米大、由電子實驗室改造而成的實驗室裡，他們建立起一套完整的生產儀器設備，使之初具生產條件。
經過5年積累，激光終端實驗室聚集了20多位人才，形成了涵蓋光學、通信、光電控制3個基本專業的設計師隊伍，獲得了國家各類科研項目的支持。與此同時，西安分院領導高瞻遠矚，大力支持，數年間持續投入，不斷補充儀器設備、改善研製條件，建設完成了一套激光通信光學實驗室，其空間尺寸、潔淨度、隔振度均滿足衛星激光通信終端的開發需求。
團隊進一步成熟，國內激光通信領域也傳來好消息，這讓么周石及其團隊更加自信。2011年，我國海洋二號衛星發射成功，次年正式交付，其搭載的星地激光通信終端成功進行了我國首次星地激光通信鏈路數據傳輸試驗，標誌著我國在空間高速信息傳輸這一航天高技術尖端領域走在了世界前列。
2017年，西安分院研製出第一臺可以搭載在高軌衛星上的激光終端。相比于海洋二號衛星，高軌衛星需要打通幾萬公里的光路，功率更大，對通信機的光源天線要求更加苛刻。
近兩年，西安分院更是為多顆衛星提供十餘臺激光終端設備，使中國成為世界上首次驗證多種不同類型星間激光鏈路的國家。
說起衛星激光終端的技術突破，么周石如數家珍：西安分院的激光終端擁有世界一流的光通信天線設計技術，為整個星間激光通信鏈路的高速率、高性能提供了基礎保障；西安分院擁有國內先進的星載終端光調製解調技術；西安分院擁有世界頂尖的精密光電跟蹤技術，角度誤差比國際標準還要精密1個數量級。
在可以預見的將來，衛星激光鏈路的通信速率將由現在的Gbit/s向著Tbit/s發展，由現在的低軌、高軌衛星向著月球、火星和深空延伸，由現在的點對點通信方式向著點對多點和多點靈活組網的方式不斷演進。與此同時，隨著衛星激光終端產品向著長壽命、高可靠性和低成本的方向發展，空間激光通信技術將在通信網絡領域迎來更廣泛的應用。
從近期發展看，衛星激光鏈路可以支持各類飛機、偏遠地區實現高速上網，進一步服務“一帶一路”建設。從中長期發展來看，以衛星激光通信鏈路為太空高速信息公路、以光纖通信網絡和海底光纜為地面高速信息公路，配合5G通信網絡的建設，人類將實現天、空、地無處不在的高速泛在的網絡連接。
“字典裡沒有失敗，必須要做成”
如今，五院西安分院激光通信團隊已達80多人，除了由設計師構成的3個專業隊伍外，還包括裝調、測試、工藝人員，構成了覆蓋激光終端設計研製、生產、測試的完整建制。
回望10多年的研製歷程，么周石坦言，成功源自若干年的不斷積累，“每個階段都在不停解決問題，日拱一卒，每個人各司其職，用現代科技解決大量的工程性問題”。
2012年，作為一個激光通信國際合作項目的中方技術負責人，么周石和同事多次出國進行交流學習，瞭解國外前沿研製情況。么周石坦言，那是一段最為難忘的日子，他們幾乎每天工作18個小時，與異國研製人員同吃同住。歸國後3年時間內，他們連續實施了20多個試驗版本，不斷迭代，終於走通了原理樣機之路，打通了激光星間鏈路捕獲、跟蹤、通信最難的關卡，挖掘、掌握了當時國際上最先進的激光終端設計與製造方法。
“產品型號研製非常忌諱所謂的‘戲劇性’，因為戲劇性往往意味著意外、未知、偶發。”么周石說。但這又不可避免。
在第一次飛行搭載中，激光終端產品交付前3天，發現了跟蹤瞄準的顛覆性問題——
在80平方米的小實驗室裡，對角線上兩臺互相跟蹤瞄準的終端機在兩年試驗期間始終固定放置，一直按照這樣的相對位置進行試驗。但是，一次試驗後偶然調換了位置，竟讓二者互相瞄準不上了。
乍一看，這在理論上是個不應該出現的問題。所有人都面臨巨大的壓力，3天時間，還能不能趕上末班車，按時交付？
時間開始以小時計算。大約3個小時內，大家確定了問題所在。但80平方米的實驗室不足以提供驗證這一思路的充分條件。西安分院的領導緊急行動，調用了南山試驗場給隊伍用，在試驗中復現了這一問題。
20個小時，該團隊集中解決問題，消除算法中的漏洞，驗證了有效、可靠的算法，並不斷測試，修改代碼，反覆驗證算法在實際太空軌道上實施的可靠性。攻關人員帶著睡袋住在實驗室，針對多種不同工況進行了近千次試驗。因為他們採取了“人休機器不休”的方式，本來一個星期的工作被壓縮到數個小時內完成。最終，他們掃除了最關鍵時刻的攔路虎，上演了航天版的“長安十二時辰”。
假如當時做不完怎麼辦？么周石的聲音突然變得高亢有力：“在當時的情況下，我們沒有想過如果，必須要做成！我們的字典裡沒有失敗，這就是我們團隊的戰鬥精神。”
正是在“必須要做成”的信念支撐下，西安分院研製的激光通信終端完成了基礎研究、地面試驗驗證及在軌驗證，充分驗證了高速激光解調、高精度捕獲跟蹤技術。在軌驗證時期的圓滿結束，為下一個時期型號廣泛應用奠定了堅實的基礎。這也使西安分院成為全世界在軌運行激光終端最多的單位，激光終端領域已達到世界領先水平，即將進入正式載荷全面應用的時期。
如今，西安分院衛星激光終端團隊的試驗場地達2000平方米，擁有數條完整的大型終端機生產線，可實現每年數十臺/套激光終端的交付能力。西安分院將著力發展空間通信衛星組網，預計今年年底驗證組網。下一步，激光終端團隊將瞄準小型、低成本發展方向，力爭達到每年百餘臺/套的交付能力，產品在軌服役壽命可達15年，由研製轉向批量化生產，進一步建立起高速一體化的太空信息網絡，在太空架起一條條信息高速公路。
攝/蘇宏偉 郭立平 賈荷儀
監製/許斌
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