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“墨子号”—全球首颗量子卫星(二)
发布时间: 2018-04-12 13:49  来源: 新华网
 

  目前,国际上还没有一个国家将量子科学实验送入空间,量子卫星的研制没有任何经验可循,过程充满了困难和挑战。

“四种武器”挑战四大实验任务

  科学家在量子卫星上搭载了自主研发的“四种武器”:量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。

  同时,在地面建设了科学应用系统,包括1个中心——合肥量子科学实验中心;4个站——南山、德令哈、兴隆、丽江量子通信地面站;1个平台——阿里量子隐形传态实验平台。

  卫星与地面站共同构成天地一体化量子科学实验系统,在两年的设计寿命期间将进行四大实验任务——星地高速量子密钥分发实验、广域量子通信网络实验、星地量子纠缠分发实验、地星量子隐形传态实验。

  潘建伟介绍,实验大致分为三类:第一类是进行卫星和地面之间的量子密钥分发,实现天地之间的安全通信,如果4个地面站任何两两之间都可以实现安全的通讯,即可实现组网;第二类相当于把量子实验室搬到太空,在空间尺度检验量子理论;第三类是实现卫星和地面千公里量级的量子态隐形传输。

  天地量子科学实验非常复杂,对天地实验设备的要求也异乎寻常的高。潘建伟坦言,卫星研制过程中,最困难的环节就是有效载荷,“攻克了许多技术难题才拿下”。

  比如量子纠缠源,它只有机顶盒的大小,作用却非常关键,它能够产生纠缠光,这是量子卫星在空中做各种实验的源头。平时实验室里纠缠源的体积非常巨大,研究人员不仅把它做到了小型化,还通过一系列的创新让它实现了满足空间环境要求,在国际上是首次实现。

  量子卫星对精准控制的要求也前所未有的高。量子卫星系统总师朱振才介绍,量子卫星飞行中,携带的两个激光器要分别瞄准两个相距上千公里的地面站,向左向右同时传输量子密钥,且卫星上的光轴和地面望远镜的光轴要始终精确对准,就好比卫星上的“针尖”对地面上的“麦芒”。

  科研团队进行了各种实验,考验超远距离“移动瞄靶”能力,最终突破了星地光路对准等关键技术,通过平台和载荷两级控制的方式,对准精度可以达到普通卫星的10倍。

  “激光器一站对一站有人做过,但一颗卫星对准两个地面站国际上还从来没有过。如果成功的话,在国际上也是首次实现这么高精度的跟踪和地面站配合。”中科院国家空间科学中心主任吴季说。

 
   
责任编辑: 康昕宇  
 
 
 
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