چین یک آزمایش ارتباطی پیشگامانه لیزری با سرعت بالا را به جای سیگنال‌های رادیویی معمول، بین ماهواره‌های سیستم ناوبری بیدو و ایستگاه‌های زمینی روی زمین انجام داده است.
به گفته محققان، این روش می‌تواند به ماهواره اجازه دهد تا داده‌ها را با سرعت چند گیگابایت در ثانیه به زمین ارسال کند. سریعترین عملکرد ارتباطی بیدو در این آزمایش طبقه بندی شده و محرمانه باقی مانده است.
چین و ایالات متحده در رقابت شدیدی برای ایجاد شبکه‌های ارتباطی لیزری در فضا هستند. ناسا اخیرا اعلام کرده است که پس از دو سال تاخیر، ماه آینده یک ماهواره آزمایشی را برای انجام آزمایش‌های مشابه به فضا پرتاب می‌کند و انتقال داده‌ها از طریق پرتو لیزر را با سرعت ۲٫۸ گیگابایت در ثانیه آزمایش می‌کند.
ماهواره‌های بیدو معمولاً با سیگنال‌های رادیویی به کاربران زمینی متصل می‌شوند که به دلیل پهنای باند محدود می‌توانند فقط پیام‌های متنی کوتاه را ارسال کنند. با کمک لیزر، این شبکه می‌تواند داده‌ها را میلیون‌ها برابر سریع‌تر به تقریباً هر مکانی در هر زمان منتقل کند.
ارتباطات لیزری پهنای باند وسیع‌تری ارائه می‌دهد، کمتر در برابر نفوذ توسط جاسوس‌ها یا پارازیت‌ها در طول جنگ الکترونیک آسیب‌پذیر است و از فناوری سبک‌تر و فشرده‌تر استفاده می‌کند.
بیدو بزرگترین شبکه ناوبری ماهواره‌ای جهان است که تعداد ماهواره‌های بیشتری نسبت به GPS در مدار دارد. این سرویس هم موقعیت یابی و هم خدمات ارتباطی را ارائه می‌دهد، که یک توانایی منحصر به فرد با طیف گسترده‌ای از برنامه‌های غیرنظامی و نظامی است.
آکادمی علوم چین چندی پیش اعلام کرد که در آخرین آزمایش دانشمندان ثابت کردند که سیگنال‌های لیزری بیدو را می‌توان در محیط‌های چالش‌برانگیز مانند شهرها به‌طور پایدار دریافت کرد، جایی که برقراری و حفظ ارتباطات مبتنی بر نور دوربرد با توجه به اختلالات در آن دشوار است.
یک ایستگاه زمینی برای ارتباط لیزری معمولاً یک مرکز ثابت با دستگاه‌های پیچیده از جمله یک تلسکوپ بزرگ، یک واحد ردیابی و قفل پرتو و تجهیزات پردازش سیگنال است.
تیم تحقیقاتی موسسه اپتیک، مکانیک و فیزیک آکادمی Changchun در استان جیلین در شمال شرقی گفت، با این حال، دانشمندان و مهندسان چینی موفق شدند همه چیز را در یک خودران جمع کنند تا امکان استقرار تلفن همراه را فراهم کنند.
به گفته برخی از دانشمندان فضایی، یافته‌های آنها نشان می‌دهد که چین می‌تواند اولین کشوری باشد که دارای یک شبکه ارتباطی لیزری با پوشش جهانی است.
پهنای باند پرتوهای لیزر می‌تواند به یک ترابایت (۱۰۰۰ گیگابایت) در ثانیه برسد. به گفته یک محقق که با استناد به کاربرد حساس این فناوری در ارتش، خواست نامش فاش نشود، این فناوری همچنین در معرض کمترین آسیب‌ها از سوی کشورهای دیگر است و در هنگام جنگ الکترونیکی سخت‌تر از امواج مایکروویو مسدود می‌شوند.
یک ماهواره ارتباطی سنتی معمولاً بسیار بزرگ است، زیرا برای تولید و ارسال تعداد زیادی سیگنال رادیویی به آنتن‌های بزرگ و قدرت زیادی نیاز دارد. به گفته این محقق، دستگاه‌های لیزری کوچک‌تر و سبک‌تر هستند و به‌طور بالقوه به ماهواره‌هایی که عمدتاً برای مقاصد دیگر ساخته شده‌اند اجازه می‌دهند تا ارتباط پرسرعت با یکدیگر یا با زمین برقرار کنند.
ایده ماهواره ارتباط لیزری از دهه ۱۹۶۰ مطرح شد. ایالات متحده، ژاپن و برخی کشورهای اروپایی برنامه‌های تحقیقاتی متعددی را برای توسعه این فناوری راه اندازی کرده‌اند، اما نتوانسته‌اند برخی از مشکلات عملی موجود را حل کنند.
یکی از چالش‌های اصلی جو بود: مولکول‌های هوا می‌توانستند نور را جذب یا منعکس کنند، در نتیجه ذرات نوری بسیار کمی به ایستگاه زمینی می‌رسند.
چین در اواخر دهه ۱۹۹۰ به این رقابت پیوست، اما تلاش‌های مشترک موسسات تحقیقاتی راه حل‌هایی را ارائه کرده است.
محققان در شن یانگ می‌گویند آینه تلسکوپی ساخته‌اند که می‌تواند با بار الکتریکی شکل خود را تغییر دهد تا اثر تاری ناشی از تلاطم هوا را کاهش دهد.
برخی از پیشرفت‌های کوانتومی کاربردهای فوری در ارتباطات لیزری پیدا کرده‌اند، بنابراین سرمایه گذاری شدید چین در برنامه‌های کوانتومی کمک کرده است.
موزی، اولین ماهواره کوانتومی جهان، به لطف تجهیزات لیزری حساسی که توسط دانشمندان کوانتومی چینی توسعه داده شد، به سرعت دانلود خیره کننده ۵٫۱ گیگابایت در ثانیه در سال ۲۰۱۶ رسید. بلافاصله پس از آزمایش موزی، آزمایشگاه فضایی چینی تیانگونگ ۲ اولین ارتباط لیزری فضا-زمینی جهان را در طول روز انجام داد و بر مانع بزرگ دیگری در کاربرد عملی غلبه کرد.
در سال ۲۰۱۹، یک ایستگاه زمینی لیزری در جنوب غربی چین داده‌های ماهواره آزمایشی Shijian 20 را با سرعت ۱۰ گیگابایت در ثانیه دانلود کرد.
در سال‌های اخیر، مقامات فضایی چین از چندین طرح برای پرتاب تعداد زیادی ماهواره ارتباطی کوچک به مدار پایین زمین پرده برداری کرده‌اند.
به گفته برخی از محققان دخیل در این برنامه، در حالی که استارلینک توسط SpaceX – یک صورت فلکی ماهواره‌ای که دسترسی به اینترنت را به اکثر نقاط سیاره فراهم می‌کند – به پهنای باند حدود ۲۰۰ مگابایت محدود شده بود، شبکه‌های چینی از فناوری لیزر برای افزایش سرعت با هزینه کمتر استفاده می‌کنند.
مدار زمین، ماه و دارایی‌های فضایی مریخ چین به سرعت در حال رشد هستند و اتصال آنها با استفاده از پرتوهای لیزر می‌تواند عملکرد آنها را بهبود بخشد.
بر اساس یک مطالعه نظامی چینی در سال گذشته، برای مثال، دقت موقعیت‌یابی کلی شبکه بیدو را می‌توان با همگام‌سازی ساعت‌های اتمی ماهواره‌ها با پرتوهای لیزر، شش تا ۴۰ برابر افزایش داد.
بر اساس مطالعه نظامی دیگری که در ماه سپتامبر منتشر شد، دولت و ارتش چین همچنین در نظر گرفته‌اند تا پیش نویس استانداردی بین‌المللی برای ارتباطات لیزری را برای تقویت موقعیت پیشرو چین در این زمینه، در نظر بگیرند.