“截至今天,对墨子的在轨测试正在按计划进行,对卫星平台和有效载荷的测试已经完成,对天地链路的测试正在进行中。基于早期的双向跟踪和各种参数调整,天地一体化实验室已经初具规模。”量子卫星工程科学应用系统总工程师兼卫星系统副总工程师彭承志12日在记者招待会上就量子科学实验卫星的成果说。

记者从新闻发布会上了解到,世界上第一颗量子科学实验卫星——墨子,自今年8月16日发射以来,已经进行了大约三个月的在轨测试。目前,它状况良好。通过最终的性能测量和优化,预计所有在轨测试将于11月中旬完成。随后,该卫星将交付使用,科学实验将正式开始。

这是首次完成双站跟踪瞄准试验,实现对“麦芒”的“双枪”

据报道,在轨试验期间,墨子完成了与兴隆站、德令哈站和南山站站的跟踪瞄准试验,并建立了天地联系。完成南山站和德令哈站的跟踪和瞄准测试,并建立双边纠缠光链路;阿里站完成跟踪瞄准试验后,建立了隐形传输光链路。

“三条不同链路的开通为量子卫星的三项科学任务奠定了基础。目前,我们正在调整和优化参数。在接下来的测试中,我们将找到最佳工作点并积累有效数据。”量子卫星工程首席科学家潘建伟院士说。

“单站跟踪测试相当于在10000米高空将一枚硬币投入地面上的旋转储钱罐,这相当于一个针对小麦的问题。这非常困难。”量子卫星工程执行副主任兼卫星系统总指挥王建宇说。让他更加自豪的是9月1日完成的两站跟踪瞄准测试,这也是世界上第一次用两个光子同时瞄准两个地面站进行卫星跟踪瞄准测试。

潘建伟补充说,两站跟踪瞄准试验的成功相当于在500公里的轨道上同时对两个相距1000多公里的地面观测站进行卫星拍摄,而且双方都可以精确定位。“卫星每秒发射2000万对光子。为了确保地面接收信号的时间没有错,需要非常高的精度。”

目前状态良好的卫星的一些指标参数优于设计值。

测试表明电池组处于正常状态,太阳能电池板在卫星平台上正常供电。遥控成功率为100%。卫星姿态控制系统运行正常,性能稳定。就有效负载而言,每台机器在启动和检查后都处于正常状态。负载内光轴匹配精度满足任务要求。完成负载单光子探测的专项测试,指标达到预期;所有地面站跟踪瞄准完成,稳定性好,跟踪精度满足要求。纠缠源工作正常,光源亮度等指标满足任务要求。

量子通信的光线非常微弱,容易受到阳光的干扰,所以墨子被设计成在晚上工作。卫星在空中的能量由太阳提供,它只能在晚上由电池供电。一旦电池耗尽,卫星就成了一个无法接收指令的“铁结”。能量平衡是墨子设计的首要要求。“最初的设计是每晚做一次实验,最多不超过两次。末后一天,墨子的能量系统状况良好。经过科学研究和工程团队的咨询和论证,现在每天可以做三次更有潜力的实验。”彭承志说。

“在测试过程中,卫星的性能指标远远超过了设计基准指标,但仍与预期的最佳指标略有不同。经过进一步的测试和优化,有望达到预期的最优值。”潘剑伟评论道。他解释说,关键指标指的是最终的综合参数,如每秒钟能在天地之间传输多少数据,每单位时间能传输的有效数据越多越好。“以量子密钥分配为例。设计的底线是每秒传输1k个数据,目前可以达到4-5K。经过进一步优化,预计将达到10k。”

目前,量子卫星只能在夜间工作,它们的工作也受到恶劣天气条件的影响,如大雾和多云天气。潘建伟说,他希望今后在任何气候条件下都能在“24小时全天候”和“24小时全天候”的条件下进行有效的星地量子通信研究,目前正在进行这方面的相关地面试验。