欧洲首次实现深空光通信链路
2025 年 7 月 10 日消息，欧洲航天局（ESA）利用在希腊专门开发的两个光学地面站，成功与距离 2.65 亿公里外、搭载于美国国家航空航天局（NASA）“灵神星”任务上的深空光通信（DSOC）实验建立了收发光链路 。
2025 年 7 月 7 日，ESA 迎来具有历史意义的里程碑，首次与深空航天器建立光通信链路。该链路连接的是 NASA“灵神星”任务上的 DSOC 实验，当前距离地球 1.8 个天文单位，约 2.65 亿公里 。这是今年夏天计划进行的四次链路连接中的首次。
这一成果标志着各航天局间长期交叉支持历史上的又一重要里程碑，彰显了 ESA 与 NASA 在光通信领域实现互操作性的潜力，此前这仅在射频系统中实现过 。
ESA 运营总监罗尔夫·丹辛表示：“首次成功展示欧洲地面部分的深空光通信，真正朝着为我们的深空航天器带来类似地面互联网的高速连接迈出了一大步。与工业界和学术界的同事及合作伙伴、ESA 技术理事会以及 NASA/喷气推进实验室（JPL）的共同成就，凸显了国际合作的重要性 。”
ESA 地面系统工程与创新负责人玛丽埃拉·斯帕达称：“这是一项了不起的成功。经过多年技术进步、国际标准化努力以及采用创新工程解决方案，我们为太阳系互联网奠定了基石 。”
建立跨太阳系的激光链路
传输行动始于希腊，ESA 将两座天文台改造成高精度光学地面站 。在希腊南部的克里奥内里天文台，一束强大的激光信标射向 NASA 的“灵神星”航天器 。信标虽不携带数据，但目标定位极其精确，使“灵神星”上的 DSOC 实验能够锁定并向地球发送回信号 。这一回信号随后被相距 37 公里、位于相邻山峰上的海尔莫斯天文台捕获 。
ESA 地面激光接收器系统项目经理辛达·梅吉里解释道：“实现这种双向光握手意味着要克服两大主要技术挑战：开发功率足够强大且能精确命中遥远航天器的激光；建造灵敏度足够高的接收器，以便在数亿公里的旅程后检测到最微弱的回信号，有时可能只有几个光子 。”
NASA 的 JPL 开发并管理着 DSOC 和“灵神星”任务，其任务控制人员利用诸如 Delta – 差分单向测距（Delta – DOR）等强大导航技术提供航天器位置，该技术 ESA 也用于行星际任务，以精确确定航天器轨迹 。
ESA 空间运营中心（ESOC）的飞行动力学专家随后对空气密度、温度梯度和行星运动等变量进行补偿 。此过程类似于全球导航卫星系统所用方法，但因深空距离而更为复杂，且需超精确指向 。为确保激光传输期间的安全，希腊部分空域暂时关闭 。
多年筹备，数日安装完成
此次链路成功是多年筹备与协作的成果，同时建成了光学发射和接收地面站 。地面激光发射器将五个高功率激光器与超精确转向控制器集成到一个特殊的 20 英尺长的容器中，并配有升降平台 。这能在白天保护敏感设备免受阳光照射，日落后将其升起 。
与此同时，地面激光接收器由一个极为灵敏的精密光学平台构成，能检测到单个光子 。这个单光子敏感接收器稳固安装在海拔 2340 米的海尔莫斯天文台 2.3 米的阿里斯塔克斯望远镜后部 。
4 月，团队向 ESA 的阿尔发卫星发射单一低功率信号进行演练 。该卫星位于 3.6 万公里高空的地球静止轨道，借助德国航空航天中心（DLR）提供的定制光通信终端，成为光通信技术的主要测试平台 。
ESA 光学技术负责人兼 ESA 的 DSOC 演示项目经理克莱门斯·黑泽表示：“尽管任务复杂，但激光器、电气布线和冷却系统在当天上午交付后不久就成功完成了最终安装 。‘一天内完成激光安装并实现安全激光发射’，充分体现了团队的精准、协调与奉献 。”
随后的最终演练让团队得以回顾完整流程，并进行实时激光测试以优化时间安排与协调 。现场参与人员不到 20 人：克里奥内里 7 人，海尔莫斯 12 人 。“灵神星”航天器和 DSOC 飞行终端操作在美国 JPL 进行，JPL 还派遣两名专家前往希腊协助地面操作 。
展望未来
此次演示不仅是一项技术壮举，更是对深空通信未来的展望 。
ESA 在 ESOC 的地面激...
NASA JPL 的 DSOC 项目技术专家阿比·比斯瓦斯称：“我们很自豪 ESA 参与了我们‘灵神星’任务上的 DSOC 实验 。这有力证明了国际合作的成果，也让我们得以窥见深空通信的未来 。”
此次成功也为 ESA 拟议的 ASSIGN（推进太阳系互联网与地面）计划奠定了基础，该计划将于 11 月的 ESA 部长级理事会会议（CM25）上提出 。
ESA 地面站工程部门负责人兼 ASSIGN 计划项目经理梅赫兰·萨卡拉蒂表示：“ASSIGN 旨在将现有及未来的射频和光网络整合为一个安全、有弹性且可互操作的网络，服务于 ESA 任务以及机构和商业任务，并提升欧洲工业在实现和未来开发方面的竞争力 。”
产业与国际合作
ESA 参与 DSOC 演示得益于欧洲公司联盟，包括 qtlabs（奥地利）、Single Quantum（荷兰）、GA Synopta（瑞士）、qssys（德国）、赛峰数据系统（法国）和 NKT Photonics Ltd（英国），以及雅典国家天文台（希腊） 。雅典国家天文台允许将其海尔莫斯和克里奥内里天文台转变为深空光学地面站，并提供了关键基础设施 。
该项目由 ESA 的通用支持技术计划和技术开发元素资助 。
展望未来，ESA 目前正在研究一种名为“LightShip”的火星电动推进拖船能力，它将把客运航天器运往火星 。在运送乘客后，“LightShip”将转移到服务轨道，通过火星通信与导航基础设施（MARCONI）有效载荷提供通信和导航服务，其中部分将包括一个光通信演示器，作为支持未来载人任务路线图的一部分 。