圖為量子衛(wèi)星與阿里站建立鏈路。

“到今天為止,‘墨子號(hào)’的在軌測(cè)試都在按計(jì)劃進(jìn)行,衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷的測(cè)試已完成,天地鏈路測(cè)試正在進(jìn)行中,在前期雙向跟瞄和各種參數(shù)調(diào)整基礎(chǔ)上,天地一體化實(shí)驗(yàn)室已具備雛形。”量子衛(wèi)星工程科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師、衛(wèi)星系統(tǒng)副總師彭承志在12日舉行的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成果新聞發(fā)布會(huì)上表示。

記者從發(fā)布會(huì)上獲悉,全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”自今年8月16日升空后,正在進(jìn)行為期約3個(gè)月的在軌測(cè)試。目前狀態(tài)良好,通過(guò)最后的性能測(cè)量和優(yōu)化,預(yù)計(jì)11月中旬完成全部在軌測(cè)試工作,隨后衛(wèi)星將交付使用,正式開(kāi)始科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

首次完成雙站跟瞄測(cè)試 實(shí)現(xiàn)“雙槍”對(duì)“麥芒”

據(jù)介紹,“墨子號(hào)”在軌測(cè)試期間,完成了與興隆站、德令哈站、南山站單站跟瞄測(cè)試,建立了天地鏈路;完成南山與德令哈雙站跟瞄測(cè)試,建立了雙邊糾纏光鏈路;完成與阿里站的跟瞄測(cè)試,建立了隱形傳態(tài)光鏈路。

“三種不同鏈路的打通,為量子衛(wèi)星的三大科學(xué)任務(wù)打下了基礎(chǔ)。目前我們正在進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化,接下來(lái)的測(cè)試中將尋找最佳工作點(diǎn)和積累有效數(shù)據(jù)。”量子衛(wèi)星工程首席科學(xué)家潘建偉院士說(shuō)。

“單站跟瞄測(cè)試,相當(dāng)于在萬(wàn)米的高空,把一枚硬幣精準(zhǔn)地投入地面上一個(gè)旋轉(zhuǎn)的儲(chǔ)蓄罐中,相當(dāng)于針尖對(duì)麥芒,難度非常大?！绷孔有l(wèi)星工程常務(wù)副總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮王建宇表示。更令他感到自豪的是9月1日完成的雙站跟瞄測(cè)試,這也是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)在一顆衛(wèi)星上,用雙光子同時(shí)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)地面站進(jìn)行跟瞄測(cè)試。

潘建偉補(bǔ)充解釋道,雙站跟瞄測(cè)試成功相當(dāng)于衛(wèi)星在500公里高度的軌道上,同時(shí)往地面上相距1000多公里的兩個(gè)觀(guān)測(cè)站開(kāi)槍,而且兩邊都能打準(zhǔn)?！靶l(wèi)星上發(fā)下來(lái)的光子每秒2000萬(wàn)對(duì),要保證地面接收到的信號(hào)時(shí)序不出錯(cuò),對(duì)精度要求非常高。”

衛(wèi)星目前狀態(tài)良好 部分指標(biāo)參數(shù)優(yōu)于設(shè)計(jì)

測(cè)試顯示,衛(wèi)星平臺(tái)方面,電池組狀態(tài)正常,太陽(yáng)能帆板供電正常;遙控成功率100%;衛(wèi)星姿控系統(tǒng)運(yùn)行正常,性能穩(wěn)定。有效載荷方面,各單機(jī)開(kāi)機(jī)檢查,狀態(tài)均正常;載荷內(nèi)部光軸匹配精度滿(mǎn)足任務(wù)要求;完成載荷單光子探測(cè)專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試,指標(biāo)符合預(yù)期;完成對(duì)所有地面站的跟瞄,穩(wěn)定性良好,跟蹤精度滿(mǎn)足要求;糾纏源工作正常,光源亮度等指標(biāo)滿(mǎn)足任務(wù)要求。

量子通信的光非常微弱,容易受到太陽(yáng)光的干擾,因此“墨子號(hào)”設(shè)計(jì)為夜晚工作。衛(wèi)星在天上的能源靠太陽(yáng)提供,晚上只能靠電池供電。一旦電池耗盡,衛(wèi)星就變成不能接收指令的“鐵疙瘩”,能源平衡是“墨子號(hào)”設(shè)計(jì)的第一需求。“最初的設(shè)計(jì)是每天晚上做一次實(shí)驗(yàn),最多不超過(guò)兩次,‘墨子號(hào)’上天后,能源系統(tǒng)狀態(tài)很好,經(jīng)過(guò)科研和工程團(tuán)隊(duì)協(xié)商和論證,現(xiàn)在每天可以做3次實(shí)驗(yàn),還有更多的潛力?！迸沓兄颈硎?。

“測(cè)試過(guò)程中,衛(wèi)星的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)的底線(xiàn)指標(biāo),但離預(yù)想的最優(yōu)指標(biāo)還稍有差距,經(jīng)過(guò)進(jìn)一步測(cè)試優(yōu)化,有望達(dá)到預(yù)想的最優(yōu)值?！迸私▊ピu(píng)價(jià)道。他解釋道,關(guān)鍵指標(biāo)是指最后的合成參數(shù),比如每秒天地間能傳送多少數(shù)據(jù),單位時(shí)間傳送越多的有效數(shù)據(jù)越好。“以量子密鑰分發(fā)為例,設(shè)計(jì)底線(xiàn)是每秒傳送1k的數(shù)據(jù)量,目前能達(dá)到4—5k,經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化,有望達(dá)到10k。”

目前,量子衛(wèi)星只能在晚上工作,在大霧、多云等惡劣天氣情況下,工作也受影響。潘建偉表示,未來(lái)希望能在白天黑夜“全天時(shí)”、任何氣候條件“全天候”的情況下,都能進(jìn)行有效的星地量子通信研究,目前正在就此開(kāi)展相關(guān)的地面試驗(yàn)。