现实中的科幻大片:量子卫星与地面光学站天地对话!

作者: 科学大院

来源: 中国国家天文

发布日期: 2016-08-30

本文描述了中国科学院国家天文台兴隆站与“墨子”号量子通信实验卫星进行天地对话的场景,详细介绍了量子通信系统的地面光学站和星-地光路对准的复杂过程,以及拍摄的科幻画面。

可能大家对中国科学院国家天文台兴隆站都不会陌生,然而这个画面我们从来没见过——望远镜与“墨子”号量子通信实验卫星的天地对话!“星之晷”——兴隆地面通信站正在与“墨子”对准试验。摄影/ 陈颖为(兴隆基地),后期制作/ 中国国家天文。

“墨子”卫星是前不久我国发射的一颗量子通信实验卫星,量子通信系统设有五大地面光学站,完成天地一体化试验的最大难度为星-地光路的对准,即要求卫星发射的光子准确地到达预定的地面光学站,让天上的“针尖”对上地面的“麦芒”,而“针尖”始终是处于高速飞行的状态。由于卫星上的能源有限,“针尖对麦芒”的行动由地面率先发起。

地面光学站首先根据事先预报的卫星位置,将望远镜指向卫星,同时发射“麦芒”,信号覆盖卫星后,卫星将其捕获并发射“针尖”至地面,望远镜将迅速捕获“针尖”,并将其导入一根直径几十微米的光纤内,捕获过程不超过3秒钟。这样的对准精度,相当于要在地面上瞄准一辆500公里以外、同时正在以7.8公里/秒速度运动的小汽车,这要求望远镜同时做到“快、准、稳”。

当晚的画面相当科幻,其中红光为兴隆基地发射的,波长为671纳米,从地到天;绿光为“墨子”量子通信实验卫星发射的,波长为532纳米,从天到地。这个光是用于校准目的“信标光”,彼此都能对准对方,以便之后的数据传输,并非用来做量子通信的光。因为长时间曝光,所以画面中的绿光是一条线,而红光扫过了一个光带。试验前后持续了几分钟,就在开始之前,一颗火流星在夜空燃爆,为这本来就很美的画面更添一笔。

这张照片是兴隆基地的全天云量相机监控数据后期叠加而成的照片。摄影/韩越扬。佳能6d、适马20mm/1.4 、光圈f1.6,曝光10秒、ISO4000。中国科学院国家天文台是我国天文观测的“国家队”所在,建设并运行着遍布全国的天文观测台站。

国家天文台作为量子通信科学应用系统的承担单位之一,与中国科学技术大学团队一起,经过前期大量调研和踏勘后,根据科学任务需求和原有天文台址分布状况,最终选择、确定了量子通信讯地面站的位置。量子通信地面光学站及设备:青海观测站1.2米口径望远镜,新疆南山观测站1.2米口径望远镜,兴隆观测站升级改造的1米望远镜,丽江观测站升级改造的1.8米望远镜,阿里天文观测站3台13厘米远镜。

UUID: cb0591a6-6a2f-4628-93eb-42a3a6947627

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/科学大院公众号-pdf2txt/2016年/2016-08-30_现实中的科幻大片:量子卫星与地面光学站天地对话!.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0031 元