Whoscored中文官网 | 编译自 EFFECT Photonics
当它开始时，太空竞赛是两个超级大国之间的竞争，但现在有90个国家有太空任务。
太空旅行的价格已经下降，使得不仅仅是政府有可能将火箭和卫星送入太空。一些私营公司现在正投资于太空项目，寻找从科学进步到商业机会的一切。一些报告估计，太空行业有超过10,000家公司和大约5,000位投资者。
根据太空基金会2022年的报告，2021年的太空经济价值为4690亿美元。报告称，2021年的前六个月发射的航天器比太空探索的前52年（1957-2009）还要多。这个不断增长的行业因此对包括电信在内的许多学科的技术产品的需求越来越大。空间部门将需要更轻、更实惠的电信系统，同时提供更高的带宽。
这就是为什么EFFECT Photonics公司看到了相干技术在太空行业的未来机会。通过将地面上的光纤通信系统的相干传输，转化为自由空间的光学系统，空间部门将从比传统的点对点微波链路更多的带宽容量和更少功耗的解决方案中受益。
一切都是关于SWaP
航天工业的主要关注点一是将任何东西送入太空的成本。即使在美国宇航局航天飞机计划的时代（该计划的特点是可重复使用的航天飞机装置），将一公斤的东西送入太空也要花费数万美元。随着时间的推移，由于像SpaceX这样的公司的努力，更多的火箭推进级已经可以重复使用，将这些成本降低到只有几千美元。下图显示了空间飞行的成本在过去20年里是如何大幅下降的。
图1：自2000年以来，一公斤有效载荷进入太空的成本。资料来源：Visual Capitalist（数据来自战略与国际研究中心）
尽管太空旅行比以往任何时候都更实惠，但尺寸、重量和功率（SWaP）的要求在航天工业中仍然至关重要。毕竟，减少航天器的重量或尺寸意味着发射成本更低，或可能有空间容纳更多科学仪器。同时，更少的电力消耗意味着对航天器能源的消耗更少。
使用光学和光子学技术来最小化SWaP要求
目前，大多数空间任务使用体积较大的无线电频率通信来发送数据给航天器。虽然无线电波在空间任务中有着成功的记录，但生成和收集更多的任务数据需要增强通信能力。此外，射频设备往往会产生大量的热量，需要更多的能量来冷却系统。
降低SWaP要求可以通过更多的光子学技术和小型化来实现。与用电信号和无线电波传输相比，用光传输数据通常会耗散较少的热量。这些导致了更小、更轻的通信系统，需要更少的电力来运行。
这些SWaP的优势是与提高传输速度同时出现的。毕竟，相干光通信可以将航天器和卫星的链接能力提高到无线电频率系统的10至100倍。
利用电子生态系统进行空间认证和标准化
虽然集成光子学可以通过降低有效载荷来促进空间通信，但它必须克服恶劣的空间环境的障碍，其中包括辐射硬度、极端的操作温度范围和真空条件。
表1. 按任务类型划分的极端温度。资料来源：美国国家航空航天局
表1中的数值显示了不同空间环境中未被管理的环境温度。在温度管理区内，电子和光学系统的这些温度将显著下降，也许下降一半之多。尽管有这种管理，设备仍然需要处理一些极端的温度值。
幸运的是，已有大量的知识，使集成光子学与空间环境兼容。毕竟，光子集成电路（PIC）使用的材料与它们的电子对应物相似，它们已经在许多实施中获得了空间应用的资格。
许多研究都是为了克服PIC与电子和光纤在这些空间环境中的封装挑战，其中必须包括密封和避免环氧树脂。商业解决方案，如PHIX Photonics Assembly、Technobis IPS和PIXAPP Photonic Packaging Pilot Line所提供的解决方案，现在已经可以使用。
总结
每当你想把数据从A点发送到B点时，光子学技术通常是最有效的方法，无论是通过光纤还是自由空间。
在小型集成封装中提供能够抵御所需环境条件的光通信系统，将大大有利于空间部门对最小化SWaP要求的需要。这些光学系统可以通过光纤中使用的相干光传输来增加其传输能力。此外，通过利用电子学在空间领域的组装和封装结构，光子学也可以为系统提供在空间生存所需的坚固性。
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