星间链路，就是在卫星和卫星之间建立起无线电通信或者激光通信手段，能直接沟通信息，这种技术对静止轨道卫星来说意义有限，但是对低轨道互联网星座来说意义重大。在 20 世纪，因为电子技术还不够发达，星间链路是一种很先进的技术，只有美国军方和 NASA 才能使用。NASA发射了一种叫作“跟踪与数据通信”的卫星，部署在静止轨道上。因为它的位置很高，低轨道的侦察卫星飞行到地球的另外一端时，还是可以看到它。通过这种卫星，能把侦察到的数据直接发回美国本土。这个时期的星间链路设备昂贵、体积很大，民用通信卫星根本用不起。

到了 20 世纪 90 年代末期，美国在研制 GPS 星座的时候，美国考虑到战争中卫星地面站可能会被摧毁，不能给卫星提供控制信息，所以设置了星间链路，让 GPS 卫星彼此之间通过信息交换来实现自我校准。这种方式可以让星座保持 180 天精度不下降。20 世纪 90 年代末期，微软创始人比尔·盖茨曾经打算建立一个名为 Teledesic 的星座，为全球提供上网服务，这个星座预计会采用星间链路技术。虽然 Teledesic 没有建成，却为后来的互联网星座提供了很重要的思路。同时代的铱星系统虽然不是为互联网服务的，但是也采用了星间链路，可以完全不依赖地面通信网络就能够实现全球组网。

如果没有星间链路，低轨道卫星就只能是一颗颗独立的卫星，要想访问地球另外一端的某个服务器，信息要从服务器向上发射，先进入一颗卫星，然后再下传到某个地面通信站，通过地球上的光纤传输到访问者所在位置附近的某个地面站，上传到它上空的卫星，再下传给用户。这个过程极为烦琐，如果卫星飞行在没有地面站的大海或者沙漠，就无法进行通信。

其实就算是在具有地面站的地方，卫星和地面站之间的通信也很麻烦。低轨道卫星的飞行速度超过每秒 7 800m，从地面站上空一掠而过，能通信的时间非常短。有些大数据量的任务甚至来不及完成，需要接力给下一颗卫星。

为了避免出现这种状况，人们不得不寻找新的办法。低轨道互联网星座虽然看起来绕着地球高速旋转，让人眼花缭乱，实际上每颗卫星都是按照严格设计的轨道运行的，彼此之间的位置关系可以精确预测。

特别是在同一个轨道面上，如果没有各种摄动因素的存在，卫星之间几乎是相对静止的，一前一后像环形轨道上的列车一样运行，这就为星间链路的建设提供了良好的条件。将每一个轨道面上的卫星覆盖区连起来就可以形成一个环绕地球的带状区域。如果在一个轨道面上建立起星间链路，那么它们覆盖的这个带状区域，就能实现不依靠地面站的连续网络访问了。

即使是不同轨道面之间的卫星，在任何时刻的相对位置也是已知的。所以，跨轨道的星间链路是可以实现的。只要不同轨道上的卫星能够用通信波束彼此对准就可以了。

星 间 链 路 的 实 现 手 段 有 射 频 和 激 光 两 种。 射 频 星 间 链 路 采 用300kHz ～ 300GHz 的频率。激光星间链路（见图 1）就是两颗卫星之间采用激光实现通信。激光的指向性好、通信容量大，但是波束比较窄，只有精确地照射另外一颗卫星才能把链路架设起来。这对于间隔几千甚至上万千米的两颗卫星来说，要求很高。为了实现相互对准，需要为激光发射器配置高精度的瞄准设备。但低轨道宽带卫星一般都是小卫星，而且成本不能太高，所以实现起来难度不小。

激光星间链路

世界上能够制造激光星间链路的企业并不多，其中一家企业销售的激光链路设备能够达到 10Gbit/s 以太网的标准，在低轨道上可以工作 5 ～ 7 年，通信距离长达 8 000km。

星间链路在低轨道卫星上的应用并不是新鲜事。早在 1997 年投入使用的铱星系统，就采用了星间链路技术。如今，作为世界上进展最快的互联网星座，美国的“星链”星座采用了激光星间链路技术。

----摘自《卫星互联网 助力新基建的硬科技 》

来源: 《卫星互联网 助力新基建的硬科技 》

内容资源由项目单位提供