全球首次！我国实现白天地月空间卫星激光测距

从深空探测实验室获悉，“天都一号”通导技术试验星成功完成白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，这是全球首次在白天进行的地月空间卫星激光测距，标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。

中国科研人员在航天领域取得了里程碑式的成就，成功进行了世界上首次昼间卫星激光测距，覆盖地月区域。这一突破性进展克服了长期以来太阳干扰带来的挑战。

与以往技术突破

做过激光通信的都知道白天受太阳光影响，微弱的卫星回波信号容易被淹没在强烈的背景噪声中，难以被准确识别和提取。以往，这项试验只能在光干扰较少的夜间进行。（下图区别）

△▲夜间试验时有效回波信号

△▲白天试验时有效回波信号

看视频

技术实现

可能很多人感觉，不就是个信号接收吗？之前的火箭发射，或者卫星的星间链路通信不也实现了吗？

其实这次真不一样，首先是激光通信，再一个这种地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝，并实施精密跟踪与信号捕获，是很难的。

这也就相当于科学家们用一个精准的“宇宙手电筒”照向35万公里外的卫星，通过计算激光反射回来的时间，像用尺子量距离一样测出了卫星距地面站的距离。

那可能有人问了，既然夜间进行好，就在夜间传输行了，为啥还要费劲白天再去实验。其实是大有用处的，

DRO-A卫星激光测距回波信号截图

此次白天强光干扰条件下地月空间卫星激光测距试验的顺利实施，有效拓展了该技术的观测窗口，将有力支撑国际月球科研站等深空探测重大工程任务论证与实施。中国可是计划2030年前实现登月的，方便到时候便利的激光通信。

也具备对卫星、空间碎片、月面反射器等空间目标的测距能力，也为未来深空探测任务提供了重要手段。

技术支持

“天都一号”通导技术试验星于2024年3月与鹊桥二号一同发射升空，其核心任务是验证未来地月通导综合星座系统建设中的通信导航新技术。目前，“天都一号”试验星已在轨完成了多项新技术的试验。

试验由中国科学院空间应用中心组织实施，上海天文台负责星载反射器研制、云南天文台负责地面激光测距系统研制、微小卫星创新研究院负责卫星平台研制。

云南天文台1.2米望远镜

中国科学院云南天文台与国内多家单位通力合作，利用1.2米望远镜新升级的近红外月球激光测距系统，在白天强光干扰条件下成功捕获到地月空间的天都一号卫星单角锥反射器返回的激光回波信号。这是国际上首次在白天进行地月空间卫星激光测距，是我国在深空轨道精密测量领域取得一个新的技术突破。

上海天文台研制的单角锥激光角反射器

上海天文台介绍，该星载反射器是国内首个成功被观测到的地月尺度的反射器，也是继美国NGLR-1（下一代激光反射器）后第2个在地月距离上实现单角锥激光测距的反射器，它填补了我国地月高精度轻量化激光角反射器的空白。

该反射器重量小于1.3kg，采用大口径单角锥设计，反射器引起的测距误差理论可达亚毫米级，显著优于主流的阵列型反射器。研制团队攻克了速差匹配远场衍射设计、微弧度级角锥二面角控制、低温差镜体被动热控等关键技术，最大化提升了反射能力。

作为无源星载载荷，该反射器可长寿命支持地月尺度的高精度激光测距和时间传递，可广泛部署于月球表面和地月空间飞行器。

最后感谢研究联盟由来自深空探测实验室、云南天文台、上海天文台、中山大学、上海卫星工程研究所和北京航天飞行控制中心的科学家组成。