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新科技领域捷报传来新材料助力高超飞行器卫星间用上激光传输

作者:admin 发布时间:2024-03-05

  先给大家搬运两条科技新闻。先看看第一条,据新华社报道,记者11日从华南理工大学获悉,华南理工大学材料科学与工程学院楚衍辉团队通过多尺度结构设计,成功制备了同时具备超强力学强度和高隔热的高熵多孔膨化物陶瓷材料,同时该材料还展现出了2000摄氏度高温稳定性。

  很多的媒体在解读说这个东西最大的用途是在高超音速飞行器上。按我的理解,确实是这样,高超音速飞行器有两个最基本的要求,它的外壳材料一是要有足够的强度,二要有足够的耐热和隔热性能,这两种属性在一定程度上是相互制约的。换句话来说,隔热性好,耐热性高,往往强度就不足,强度高、韧性好的耐热性和隔热性又不够。

  现在我们看到研发出来新材料,恰恰是同时具备了这两个属性,高耐热性,高隔热性和高强度。一般来说提高材料的隔热性能,通过降低多孔陶瓷的相对密度,但是这种方式会导致强度大幅度下降。即使如此,传统的多孔陶瓷材料耐热普遍小于1500摄氏度,而且在高温过程当中面临着体积收缩,力学性能衰减等问题。

  现在楚衍辉团队研发的新的高熵多孔陶瓷材料,有效地解决了上述问题。据介绍,该材料的优异性能源于三宝,即微观尺度上构筑的超细孔,纳米尺度上,强精尖界面结合以及原子尺度上严重晶格畸变。新闻介绍说,这种材料在航空航天、能源化工领域具有广阔的应用前景。

  再看第二条,还是来自新华社的,新华社长春1月11日电记者从长光卫星技术股份有限公司了解到,该科研团队利用自主研制的吉林1号平台02A01型,平台02A02型,开展了我国首次星间激光100千兆比特每秒超高速高分辨遥感影像传输试验获得成功。吉林一号星座是长光卫星在建的核心工程,目前已成功实现百星飞天的阶段性目标。随着星座、时间分辨率、空间分辨率的不断提高,如何进一步提升数据回传的时效,成为大型遥感卫星星座面临的共性问题。

  长光卫星在2021年11月组建了攻关团队,致力于攻克一系列关键技术,包括高耦合效率、多光轴一致性装配、高精度捕获、跟踪控制和高带宽相干通信等。他们自主研发了基于业务化应用的高带宽多模式、高精度星间激光通信终端,并进行了相关验证工作。

  截至2024年1月10日,长光卫星已成功完成了10千兆比特每秒和100千兆比特每秒速率的星间高速激光通信测试。在稳定建链期间,通信误码率保持为0,并且成功将高分辨率遥感影像进行了传输。

  此外,长光卫星还利用自主研发的车载激光通信地面站,实现了卫星与地面之间数据传输速率的提升。因此,长光卫星已经完全掌握了星地和星间激光高速通信技术,为超高分辨率遥感星座的海量影像数据实时下传提供了技术保障。。

  这条新闻讲的是激光通信的内容,激光通信的主体是卫星和卫星之间的,当然此前已经完成了卫星和地面之间的通讯。而且,尤为值得关注的是地面的通信站是装在车上的,车载的。

  现在天上的卫星越来越多了,卫星对地观测的分辨率越来越高了,这就意味着卫星获取信息的数据量在急剧的膨胀,而在另一方面来说,对于卫星获取信息下传到用户这个过程当中的实时性也在迅速的提高。

  超短时间大数据量信息的传输,显然是一个很高的要求。传统的无线电通信满足不了,怎么办?激光通信可能还有人要问,既然完成了这个激光通信,完成了星地之间是不是就可以了?干嘛还搞什么星星之间,星间的激光通信在有些时候也有重要的意义。

  比如:对地观测的卫星,发现目标时,恰好是在地球的另一面,这个时候这颗卫星直接和地面站进行激光通信沟通,无法沟通,这个时候怎么办?先通过星间的激光通信,把需要下传的相关信息来一个中转,这样不管卫星处在什么样的位置,只要通过一系列的星间传输,就可以有效的快速传至地面。

  这个里头意义特别巨大的是一个实时性,实时性这个东西有多大意义?咱们举一个最简单的例子,弹道导弹打航母,如果利用卫星获取航母位置的信息,这个信息下传到地面站的时效性的意义就很大。航母在不断地跑,如果时延稍长,你最后拿到的位置已经不是这个时候航母的位置了。再往后说,如果将来车辆的无人驾驶,智能驾驶,这种信息传输的时效性意义同样是巨大的。

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