新科技領域捷報傳來,新材料助力高超飛行器,衛星間用上雷射傳輸

2024-01-18     陳虎點兵

原標題:新科技領域捷報傳來,新材料助力高超飛行器,衛星間用上雷射傳輸

先給大家搬運兩條科技新聞。先看看第一條,據新華社報道,記者11日從華南理工大學獲悉,華南理工大學材料科學與工程學院楚衍輝團隊通過多尺度結構設計,成功製備了同時具備超強力學強度和高隔熱的高熵多孔膨化物陶瓷材料,同時該材料還展現出了2000攝氏度高溫穩定性。

很多的媒體在解讀說這個東西最大的用途是在高超音速飛行器上。按我的理解,確實是這樣,高超音速飛行器有兩個最基本的要求,它的外殼材料一是要有足夠的強度,二要有足夠的耐熱和隔熱性能,這兩種屬性在一定程度上是相互制約的。換句話來說,隔熱性好,耐熱性高,往往強度就不足,強度高、韌性好的耐熱性和隔熱性又不夠。

現在我們看到研發出來新材料,恰恰是同時具備了這兩個屬性,高耐熱性,高隔熱性和高強度。一般來說提高材料的隔熱性能,通過降低多孔陶瓷的相對密度,但是這種方式會導致強度大幅度下降。即使如此,傳統的多孔陶瓷材料耐熱普遍小於1500攝氏度,而且在高溫過程當中面臨著體積收縮,力學性能衰減等問題。

現在楚衍輝團隊研發的新的高熵多孔陶瓷材料,有效地解決了上述問題。據介紹,該材料的優異性能源於三大法寶,即微觀尺度上構築的超細孔,納米尺度上,強精尖介面結合以及原子尺度上嚴重晶格畸變。新聞介紹說,這種材料在航空航天、能源化工領域具有廣闊的應用前景。

再看第二條,還是來自新華社的,新華社長春1月11日電記者從長光衛星技術股份有限公司了解到,該科研團隊利用自主研製的吉林1號平台02A01型,平台02A02型,開展了我國首次星間雷射100千兆比特每秒超高速高分辨遙感影像傳輸試驗獲得成功。吉林一號星座是長光衛星在建的核心工程,目前已成功實現百星飛天的階段性目標。隨著星座、時間解析度、空間解析度的不斷提高,如何進一步提升數據回傳的時效,成為大型遙感衛星星座面臨的共性問題。

長光衛星在2021年11月組建了攻關團隊,致力於攻克一系列關鍵技術,包括高耦合效率、多光軸一致性裝配、高精度捕獲、跟蹤控制和高帶寬相干通信等。他們自主研發了基於業務化應用的高帶寬多模式、高精度星間雷射通信終端,並進行了相關驗證工作。

截至2024年1月10日,長光衛星已成功完成了10千兆比特每秒和100千兆比特每秒速率的星間高速雷射通信測試。在穩定建鏈期間,通信誤碼率保持為0,並且成功將高解析度遙感影像進行了傳輸。

此外,長光衛星還利用自主研發的車載雷射通信地面站,實現了衛星與地面之間數據傳輸速率的提升。因此,長光衛星已經完全掌握了星地和星間雷射高速通信技術,為超高解析度遙感星座的海量影像數據實時下傳提供了技術保障。。

這條新聞講的是雷射通信的內容,雷射通信的主體是衛星和衛星之間的,當然此前已經完成了衛星和地面之間的通訊。而且,尤為值得關注的是地面的通信站是裝在車上的,車載的。

現在天上的衛星越來越多了,衛星對地觀測的解析度越來越高了,這就意味著衛星獲取信息的數據量在急劇的膨脹,而在另一方面來說,對於衛星獲取信息下傳到用戶這個過程當中的實時性也在迅速的提高。

超短時間大數據量信息的傳輸,顯然是一個很高的要求。傳統的無線電通信滿足不了,怎麼辦?雷射通信可能還有人要問,既然完成了這個雷射通信,完成了星地之間是不是就可以了?幹嘛還搞什麼星星之間,星間的雷射通信在有些時候也有重要的意義。

比如:對地觀測的衛星,發現目標時,恰好是在地球的另一面,這個時候這顆衛星直接和地面站進行雷射通信溝通,無法溝通,這個時候怎麼辦?先通過星間的雷射通信,把需要下傳的相關信息來一個中轉,這樣不管衛星處在什麼樣的位置,只要通過一系列的星間傳輸,就可以有效的快速傳至地面。

這個裡頭意義特別巨大的是一個實時性,實時性這個東西有多大意義?咱們舉一個最簡單的例子,彈道飛彈打航母,如果利用衛星獲取航母位置的信息,這個信息下傳到地面站的時效性的意義就很大。航母在不斷地跑,如果時延稍長,你最後拿到的位置已經不是這個時候航母的位置了。再往後說,如果將來車輛的無人駕駛,智能駕駛,這種信息傳輸的時效性意義同樣是巨大的。

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