在2025年8月的一次直播中，SpaceX首次公開展示了“星鏈”衛星工廠，系統性呈現了支撐龐大衛星星座快速部署的自動化生產線及核心技術。其中，“星鏈”衛星搭載的第五代激光通信終端成為外界關注的焦點。該終端采用一體化集成光路設計，將光學望遠鏡、指向轉臺、快速反射鏡及收發電子學等關鍵組件高度集成于一個緊湊、獨立的標準化模塊中。每顆衛星普遍搭載3至4個此類終端，基于星座整體規劃，理論上可形成超過1.6萬條并發鏈路，單鏈路設計速率可達100至200Gbps。
SpaceX第五代激光通信終端(一體化集成光路)：“星鏈”衛星普遍裝備3至4個激光通信終端，理論上可構建超過16000條并發鏈路，單鏈路速率穩定在100至200Gbps。
在國內，以極光星通為代表的空間激光通信公司同樣積極采用一體化集成設計，并通過嚴苛的在軌測試實現了技術突破。極光星通服務于藍塔智能項目的第三代激光通信終端，將所有精密光學部件固裝在統一的高穩定性基座上，顯著提升了系統在發射振動與在軌熱變形環境下的穩定性，同時大幅簡化了生產和測試流程。這一設計已在軌環境中驗證，包括實現400Gbps星間通信速率、在1150公里鏈路距離下完成超過116小時的連續無中斷通信等，技術指標達到國際先進水平，為批量化生產和成本控制奠定了基礎。
中外領軍企業在核心技術路線上的殊途同歸，共同揭示了激光通信終端一體化集成設計已是解決未來巨型星座部署難題的必然選擇。這一行業共識的形成并非一蹴而就，背后是空間激光通信終端歷經十余年，遵循著一條從滿足基本功能、到追求工程可靠、再到擁抱規模化量產的清晰演進路徑。
一、空間激光通信終端的四代演進
空間激光通信終端的技術演進，是一場由市場需求、工程約束與技術突破共同推動的深刻架構變革。這一發展歷程充分體現了從可行性驗證到業務化服務，再到產業化部署的戰略躍遷，大體可以劃分為四個標志性階段：從注重光路折轉與光學效率的潛望鏡式架構，發展為適應動態平臺的分層指向鏡式架構，再過渡到面向長期服務的庫德式集成終端，最終邁向支持星座化部署的一體化、可量產終端時代。
第一代：潛望鏡式架構——奠定基礎的可行性驗證
2010年前，空間激光通信的核心任務是驗證在軌環境下建立穩定光鏈路的基本可行性。早期終端普遍采用“潛望鏡式”架構，通過多級折轉反射鏡將外部入射的激光束引導至航天器內部固定、穩定的大型光學平臺或望遠鏡焦平面。此設計將精密且重量較大的光學接收與處理設備與外部指向機構分離，以提高系統穩定性并保障光學耦合效率。
潛望式激光通信終端：1985年，ESA提出了半導體激光星間鏈路實驗項目SILEX，用于在軌驗證星間激光通信的可行性。該項目研制了兩臺激光通信終端，名為OPALE和OPSTEL，通信波段為800nm,采用IM/DD體制。
歐洲航天局（ESA）的SILEX項目是該階段的重要成果，實現了世界上首次衛星間激光鏈路的數據傳輸。日本ETS-VI等技術驗證衛星也采用類似方案。盡管成功驗證了激光通信在軌鏈路建立的可行性，但這類終端體積龐大、重量大，難以滿足后續小型化、低成本需求。
第二代：指向鏡式架構——應對動態場景的靈活建鏈
2010–2016年，隨著可行性驗證完成，研究重點轉向解決動態平臺下的快速捕獲與穩定跟蹤問題。“指向鏡式”架構因此誕生，采用粗精兩級指向體系：粗指向通常由二維云臺完成，用于大范圍搜索和粗略對準；精指向則由快速偏轉鏡實現，用于高頻、小幅精確調整，以補償航天器振動和相對運動。
指向鏡式(也稱“擺鏡式”)激光通信終端：LLCD項目在2008年啟動，2013年10月至11月中旬進行了激光通信試驗，試驗驗證了上行速率為20Mbit/s和下行速率622Mbit/s的月地雙向激光通信技術。
美國國家航空航天局（NASA）2014年在國際空間站部署的OPALS以及2013年的LLCD項目，是該階段的代表性成果。這一代終端在動態跟蹤能力和鏈路可靠性上取得突破，但機械與控制復雜度較高，集成難度和成本依然較大，限制了系統的小型化和普及化。
第三代：庫德式集成終端——邁向長期服務的業務化應用
2016–2021年，激光通信終端設計重點從演示性驗證轉向長期穩定的商業化服務。該階段的典型方案借鑒庫德光路設計，將光束導入熱控與結構剛度受控的內部空間，并將望遠鏡、指向系統、跟蹤單元及電子設備高度集成在獨立機械外殼中，以提升熱穩定性與系統可靠性。在這一時期，終端普遍采用經緯儀式兩軸云臺實現大范圍粗指向，再結合快速擺鏡完成高精度窄束跟蹤；經緯儀架構以結構清晰、控制邏輯成熟和較高剛度為特點，是中大口徑庫德式光學系統常用的機械實現方案，從而提高了在軌長期服務的可靠性與可維護性。
庫德式激光通信終端，兼具十字跟蹤架式或潛望式結構的優勢，運動包絡小且光學穩定性良好，并且負載的體積與質量得到顯著減小，提高了負載的動態跟蹤性能，但是也增加了跟蹤控制難度。
這其中包括美國國家航空航天局（NASA）“激光通信中繼演示”（LCRD）項目的STPSat-6衛星，作為首個在地球同步軌道執行多年雙向光中繼的技術示范系統，驗證了庫德式集成終端的長期運行能力。歐洲“歐洲數據中繼系統”（EDRS），自2016年起通過地球同步軌道中繼將近地軌道衛星的數據以1.8Gpbs的速率幾乎實時地轉發至地面，展現了成熟工業化中繼能力。
庫德式集成終端在可靠性與長期服務方面具備顯著優勢，但其復雜的子系統與高制造成本仍使其更適合高價值中繼衛星或科學探測任務，而非直接用于超低成本大規模星座。
第四代：一體化集成光路架構——支撐星座時代的量產革命
2020年后，SpaceX“星鏈”等巨型低軌衛星星座對激光通信終端提出了極端的成本控制和產能需求，推動了“一體化集成光路”架構的快速發展。這類終端將光學望遠鏡、云臺系統、快速反射鏡和收發電子學等關鍵子系統高度集成于緊湊的標準化模塊內，器件數量壓縮至約11個，較傳統架構大幅簡化。
四代激光通信終端對比圖：總體來講，一體化集成光路激光通信終端在成本、體積和重量方面都達到了最小，適應大規模組網衛星應用，但相應的集成工藝要求較高、設計難度也較大。
SpaceX公開的第五代星鏈激光通信終端以及極光星通推出的第三代激光通信終端，是該路線的典型代表。這一設計將終端從“精密科研儀器”演進為可流水線生產的“標準工業產品”，顯著降低了單機成本和集成復雜度，為大規模衛星星座的全球化通信網絡鋪平了道路。
二、“一體化集成光路”成為行業主流
“一體化集成光路”成為行業主流是由技術內因、市場需求和國家戰略共同驅動的結果。從SpaceX的大規模量產實踐到全球多家企業的選擇已充分表明，這一架構正在成為行業共識。
星座規模化的必然選擇。以“星鏈”計劃超過8000顆衛星的部署規模為例，傳統制式結構的終端因裝配、集成與測試周期漫長、成本高昂，難以滿足巨型星座的高產能需求。一體化設計通過簡化流程、提升自動化水平，使流水線批量生產成為現實，從根本上解決了大規模部署的工程瓶頸。
SpaceX第五代激光通信終端(一體化集成光路)：據SpaceX工程師披露，其激光通信系統已實現星間超5400公里的穩定鏈路，可覆蓋低軌星座內不同軌道平面間的長距離傳輸需求。
性能與穩定性的內在需求。高動態星間鏈路對終端的穩定性和指向精度要求極高，一體化設計通過縮短光路、減少對準面，提高了結構剛度和熱穩定性，增強了抗微振動能力和在軌適應性，從而保障長期穩定通信。
接口標準化與產業生態的構建。一體化終端易于形成標準化的光、電、熱及數據接口，能夠像“即插即用”設備一樣快速適配不同衛星平臺，為開放產業生態的構建奠定基礎。
國家政策與產業競爭的強力驅動。發展天地一體化信息網絡已成為主要航天國家的戰略共識，在全球競爭格局下，率先掌握低成本、高性能、可量產的一體化終端技術，意味著占據未來太空基礎設施建設的戰略制高點。
極光星通第三代激光通信終端(一體化集成光路)：“光傳01/02試驗星”搭載極光星通激光通信終端實現400Gbps在軌實時傳輸(跟蹤誤差<5微弧度)，并于1150公里間距下維持116小時連續通信，以10Gbps速率完成近5天的星間數據傳輸。
空間激光通信終端的發展，體現了從滿足基本功能的可行性驗證，到實現穩定可靠的工程化應用，再到滿足市場需求的星座化量產的發展規律。在商業巨型星座需求、國際產業競爭及各國戰略政策的三重驅動下，一體化集成光路憑借其在成本、性能、產能和標準化方面的優勢，已成為不可逆轉的主流趨勢。這不僅破解了制造與裝配的瓶頸，更推動空間激光通信終端從“實驗室裝備”邁向“標準化工業產品”，為未來全球衛星互聯網、深空探測及天地一體化信息網絡建設奠定堅實基礎。（來源：公號“你好太空” 作者：吳少俊）
作者簡介：吳少俊，極光星通董事長兼總經理，中國科學院博士、北京大學MBA、北京郵電大學特聘教授，曾任中國科學院空間應用中心研究員、型號主任設計師，先后主持“載人空間站應用信息系統”等多項國家重大專項工程、中國科學院關鍵技術人才，是我國空間激光通信技術的重要推動者與實踐者；于2020年創立北京極光星通科技有限公司。
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