突破卫星“孤岛”困境，激光链路实现能源动量跨星传输

目前，大规模卫星星座（如SpaceX的星链与亚马逊的柯伊伯）已能通过新型激光链路技术实现高速信息传输，但每颗卫星在电力与推进系统方面仍处于“孤岛”状态。密歇根大学工程学院牵头的研究项目正致力于突破这一局限，计划同步利用星间链路实现能量与动量传输。该项目已获得美国空军科学研究办公室200万美元的资金支持。

密歇根大学于本周发布的声明指出：卫星星座不仅改变了全球通信方式，更推动了气象预报、灾害救援等领域所需的地球观测与导航技术的发展。这些卫星通过协同运作收集和传递信息，但每颗卫星仍需自带燃料与推进系统以维持正确轨道位置。

航空航天工程专业博士生Bilal Hassan（左）正与Christopher Limbach（右）探讨如何配置脉冲整形器。在美国空军科学研究办公室的资助下，Limbach教授正带领团队致力于实现通过激光链路在卫星间进行能量与动量传输的技术突破

利用激光共享动量可使卫星在无燃料状态下调整轨道，而能量共享则能提升现有推进系统效率。为期三年的“轨道协同激光能量系统架构”研究项目，旨在将这两种新型运行模式与现有数据传输技术相融合。

作为项目负责人，密歇根大学航空航天工程助理教授Christopher Limbach指出：我们正处在这样一个历史节点：通过激光链路扩展卫星间的协同合作，将催生前所未有的全新能力。通过将数据、能量与动量共享整合到统一的激光框架中，ORACLE计划有望使卫星星座从独立个体的集合，蜕变为动态互联的有机系统。

通过激光链路传输动量可实现两种轨道机动：其一，两颗平行运行的卫星借助激光作用转为分离轨道；其二，两颗交汇卫星通过激光交互实现非接触式轨迹偏转，有效避免碰撞

Limbach进一步阐述：这些创新技术将有效提升太空任务的可持续性与使用寿命，并增强其应对太空天气等干扰的韧性。同时，它们将使卫星星座的重新配置更为便捷，并为太空碎片的重定位或清除提供技术支撑。

航空航天工程博士后Rishav Choudhary（左）与Limbach教授（右）正在观察一套层析干涉光学系统

研究团队正从四个技术方向攻克这一难题：
新一代材料开发
由罗切斯特理工学院物理与天文系主任Seth Hubbard领衔，专注于研制能高效转换激光为可用能源的先进光伏材料，此类材料需兼具通信传输与太阳能转换功能。

激光推力增强技术
在Limbach教授指导下，研究通过卫星间激光束多次反射增强光压推力的方法，实现无推进剂轨道机动。

智能控制算法
由密歇根大学航空航天工程系James E. Knott讲席教授Dennis Bernstein负责，开发能抵御太空环境干扰的高精度激光链路稳定控制系统。

星座协同决策体系
由精通天体动力学与自主决策的密歇根大学航空航天工程助理教授Giusy Falcone主导，构建支持数千颗卫星资源调配与协同机动的超大规模仿真框架。