利用太阳向外星人发信息，这真的可以

导语

随着人类科技的不断发展，人类的探索领域也越来越广，不仅仅局限在地面，更向着太空探索方向发展。

未来，最有可能进行的探索就是星际探索，探索星际探索的一个重要部分就是星际通信，通过星际通信，在几光年之外，人类也可以进行信息交流。

如今人类所研制的探测器，已经开始向太阳系外的星系发送信号，向宇宙中其他的生命体传递人类的信息。

于是有人提出，能不能利用太阳向外星球发消息呢?

真的可以做到这一点吗?

太阳可以向外星球发消息吗?

为了回答这个问题，首先我们需要了解利用太阳向外星球发消息的原理，那就是通过太阳的引力透镜机制。

引力透镜是在相对论效应下的一种现象，其原理是来自光线传播的巴舍尔方程，在引力场中，星光从恒星表面传播到太阳，太阳向着星空传播

此时分布在太阳表面的光波，类似于太阳的波纹。

光波通过这一区域，就会传播出去。

假设一颗星光通过太阳的引力透镜，从太阳这边传播到别的区域，然而在这一过程中，光线是会受到引力的作用的，这种引力可以将光线的传播轨迹进行调整，最终呈现出一种弯曲的视觉效应。

这种构造出来的光线传播效应叫做引力透镜。

同样的，光线也可以像上述说的那样向外传播，但是，光线反射出来后会呈现出上述说的波纹状，这种波纹状的光线理论上是可以被看到的。

这是因为光在传播的过程中会形成一种平面波，这种平面波实际上通过一种矩阵运算就能够得出这种波纹，其中就包括着类似于光线弯曲后的迹象。

这种平面波的效应呈现出来本质上是光线平面波的光程差，即光线传播的过程中的时间差。

因为实际计算中很难直接求出，所以人们通过物理的一些理论推导，也就是巴舍尔函数进行计算。

光线经过引力透镜的效应传播后，光线会被转向，会形成一个焦点，这个焦点就是引力透镜中心，也就是发射光线恒星的中心。

两个相对的谁会在这两个中心点之间形成一个平行光线的视觉效果。

这个中心就是将光线汇聚在一起的地方，即光线的焦点，而太阳则能够将光线转到这个中心，如果在这个中心的位置放置一个通信卫星，即可创造出一个通信节点，人类就可以在这个地方和外星球进行通信。

但是，只要不是这个光线中心，光线就会被散射，相对的不会形成这种焦点效应。

当然，也存在不同的引力力场，有强引力力场，也有弱引力力场。

对于弱引力力场，其实也是上面讲的这种效应。

然而，对于强引力力场，光线就会更加容易形成这种效应，因为强引力力场会让光线更加偏转，所以光线在形成这种效应的时候更加容易。

而太阳就是一种强引力力场，因此，太阳的引力透镜效应会更加明显。

那么太阳是不是就能够成为一个星际通信节点呢?

尽管大家对于这样的技术还有一些不明白，很多人可能会觉得这样的技术实现起来更是不可能。

但是这并不影响这个技术在理论上是可行的。

恒星的引力焦点处便是可以放置通信卫星的地区，而这个区域又能够形成一个天体大小的球面。

一颗恒星的引力透镜效应可以在其周围形成无数个这样的球，而其他恒星的光线通过这个球面会聚拢到球面的中心，那么这就形成了一个通信球面，而这个通信球面就会以恒星的视觉半径为其大小。

这就是说，通过这一原理，可以将太阳当做一个通信节点，而

地球的天线系统，只要将它们的天线转向太阳，就能够向太阳发送信号。

这个信号就会被太阳的引力透镜效应聚拢到太阳的中心，也就是太阳的引力焦点处。

因此，只要恒星自己制造出来通信节点，就可以和地球通信。

尽管这一概念在理论上是成立的，但实践上却存在非常大的困难。

人类尚无法制造出通信卫星，更遑论在恒星周围部署中继卫星。

然而，在20世纪80年代，就有科学家提出过这一概念，他们甚至研究出了地球通信卫星的详细设计方案，这种卫星是一种行星间通信卫星。

这种卫星的放置主要解决一个问题，那就是太阳的引力焦点可以聚拢光线，也可以反射光线，引力焦点处光线被折射，会形成一种特殊的光路径，根据这一路径就可以找到光的起点。

太阳的引力焦点。

通过这种方法就可以找到太阳的引力焦点，也就可以放置通信卫星，通信卫星是研究的重点，而其他的方面，如该通信卫星的燃烧系统、生产系统等等都进行了详细设计。

但是，不管设计得多么仔细，至少目前的科技水平是无法制造这样的通信卫星的。

但是大家对于制造这种通信卫星还是具有信心的，就是要通过不断的努力，让人类的技术水平不断的提高。

三十多年来，人们在太阳的引力焦点处进行了无数次的搜索，但并没有发现这种卫星的踪迹。

然而，这种想法其实已经成为了一种热词，太阳的引力透镜效应最早可以帮助人类观测遥远的宇宙，以及解析出系外行星表面的特征。

但是随着人们对于恒星的研究越发深入，发现恒星的引力透镜效应可以为星际通信而建一个网络。

这个想法已经逐渐从科学家间争论冲入了主流视野。

尽管人们对于通过太阳向外星球发消息的设想信心十足，但实际情况却并非如此。

因为人类最先进的通信工具，也就是EM波，也会被太阳的引力透镜效应影响。

由于太阳的引力透镜效应会扭曲电磁波，所以外星球就算天文学家如何努力还是很难接收到来自地球的信息，同样地球也会很难接收到来自外星球的信息。

所以，人们更多的是将这种设想理解为，如果外星球有技术能够掌握，那么便能够利用太阳向地球传递信息，这样就将人类的通信变得不再那么不真实。

太阳的引力透镜在哪里?

太阳的引力透镜实际上是非常容易找到的，人们只要在太阳表面等待恒星的光线经过太阳引力透镜到达太阳的反面，就能够看到这种效应。

因为太阳在太阳表面的光线被太阳引力透镜折射出去后，就会形成类似于太阳的波纹，这种波纹可以通过一种特殊的眼镜或者其他仪器观测到。

这种波纹呈现出来的特征就是光程差，即光线传播的时间差。

这种光程差就能够帮助我们找到恒星的引力透镜处，而太阳的引力透镜处其实是一种球，这个球的中心处就是太阳的引力透镜处，也是太阳的通信焦点处，而太阳的通信焦点处实际上也是在太阳表面的光程差处。

尽管在理论上，太阳是能够作为一个通信节点，但实际上却有很多的不确定。

因为太阳的引力透镜处会有很多的其它电磁波，不仅会影响到我们，同时也会影响到其它太阳系的天体。

所以实际上，只有外星球拿到太阳的引力透镜处的通信焦点处才能够进行通信。

结语

尽管通信技术还有很大的不确定，但随着科技的不断发展，也许有一天就能够将这种想法变为现实。

而太阳作为恒星的一种，我们还有很多未知的领域等待我们去探索，在未来的科学研究中我们能够得到更多的回答。

36氪首发 卫星激光通信企业「氦星光联」完成Pre-A轮融资，研制卫星互联网核心硬件

36氪获悉，卫星激光通信设备研制商「氦星光联」（HiStarlink）宣布完成Pre-A轮融资，此次融资距离天使轮系列融资仅6个月。Pre-A轮由中关村发展前沿基金领投，老股东奇绩创坛和首业资本再次跟投。据公司透露，Pre A+轮也已接近尾声。

成立于2021年的「氦星光联」，是对标Starlink星上激光通信技术的民营企业，致力于低功耗、小型化星载激光通信终端以及地面通信接收系统的研制，主要产品矩阵涵盖了宇航级核心光电器件、超高速通信单板、激光通信终端以及地面信号收发超级终端系统。公司以对行业的深入理解以及持续创新来解决卫星互联网中，高成本、低速率、高延迟的通信痛点，目前已在深圳、上海、北京等多地布局，建成数千平研发中心和实验室，并正在筹建激光通信终端智能工厂。

图片来源：NASA

卫星激光通信的优与劣

随着数以万计的卫星将被送入太空，空间激光通信技术的需求日益迫切。相较于传统卫星微波通信技术，卫星激光通信技术具有通信容量大、速率高、功耗低、抗干扰能力强的优势 。激光的频率比微波高3～4个数量级，更宽的频段使得激光通信在短时间内可传输大量数据。同时，激光通信的速率能达到甚至超过10Gbit/s，并在传输过程中能量集中，不易分散，功耗也比微波低激光的束散角极窄，不易被侦收和干扰。凭借其速率高、体积小、质量轻和功耗低的优势，成为卫星间高速通信不可或缺的有效手段，特别在微小卫星应用场合，更能体现激光通信的优势。

中发前沿基金投资总监张家炜表示，卫星互联网的建设从功能发展上看，动力、存算、通信要先行。就通信方面，不依赖频率资源的高速、高通量、高可靠的激光通信路径已然清晰，与微波通信互补并存。

优势之外，激光通信也具有一定劣势，尤其是在空地通信方面，地球的大气层和云带来了很大的挑战。由大气层的气候条件、空间环境温度变化、太阳等背景光的因素带来的外部干扰，以及平台振动和相对运动的影响，卫星激光通信的稳定性仍有较大提升的空间。由于激光波束很窄，当对地通信受到恶劣天气的干扰时，必须有替代调整方案，激光信号转由其他地方的接收器来接收。

图片来源：空客

各国角逐卫星激光通信大市场

通信，是一个国家的根本战略需求。尤其是在国家安全领域，通信对情报的传递有重要的意义。

千域空天创始人蓝天翼发现，在2022年8月初，一名乌克兰的用户使用Starlink终端进行测试，其IP地址却显示在西雅图，有可能是星间激光通信链路已经生效。在8800km的距离，能做到200ms的延迟，非常具有实用价值。有了星间激光通信，俄乌区域的信息战与情报战就有了全新的态势。

当前，美国、欧洲、日本等均在加速卫星激光通信技术的研发。

自20世纪80年代中期开始，欧洲便开始研究卫星激光通信技术，是全球卫星激光通信技术发展最快的地区。欧洲已经实现全球首次星间激光通信技术、相干激光通信技术验证，拥有全球最高的已验证星间激光通信速率。星地激光通信方面，欧洲成功验证地月激光通信、低轨卫星与地面激光通信。除瑞士、德国等欧洲国家外，美国与日本也有非常雄厚的研发基础。

2021年12月，NASA开始试验其第一个双向激光通信中继演示，该系统耗资3.2亿美元，数据传输速率比传统的射频通信系统快10~100倍，国际空间站是实验阶段后的首个操作用户，预计传输速率可达1.2Gbps。美国太空发展局也在2021年发射4颗“下一代太空体系架构”关键技术验证卫星，验证星间及卫星与无人机之间的激光通信技术。据NASA预计，到2030年，光通信技术将成为空间通信网络的主流。该激光通信网络可以在各相关方之间无缝运行，最终大大提高卫星通信的效率，并降低通信的成本。

搭载在卫星上的激光通信系统，是卫星星座各个卫星节点间的激光链路的根基。近年来，典型微小卫星激光通信系统包括美国的OCSD和CLICK、日本的VSOTA和FITSAT和国内的行云T5。此外，商业化终端也正在形成，包括瑞士的OPTEL-μ、德国的Mynaric CONDOR 和SA photonics Nexus等。氦星光联也将发力商业化终端市场。

根据2022年2月NSR公司发布的第四份光卫星通信报告。2031年，卫星光通信设备市场将达到20亿美元，主要服务于各种卫星星座的建设。行业将以47%的复合年增长率来加速增长，预计未来10年对激光通信终端设备的需求可能达到6000多台 。目前，国内外的通信卫星星座主要包括中国航天科技集团“鸿雁”星座（300 颗）、中国航天科工集团“ 虹云” 星座（ 156 颗） 和“ 行云” 星座（ 80 颗） 、 中国电子科技集团“ 天地一体化”（ 80 颗 ） 、国 外 “ Kuiper” 星 座 （ 3236 颗 ） ， “Telesat”星座（298 颗），“Starlink”网络（1.2 万颗）等星座。这些星座大都由低轨道微小卫星组成，并将激光通信列为其骨干传输链路方式之一。

氦星光联的潜在竞品有限，例如德国的Mynaric公司。该公司提供了Condor的光学星间链路的星载终端，以及可用于飞机进行空对空或空对地数据链路的名为Hawk的机载终端。OISL可以通过红外激光连接卫星、高空飞机、无人机和地面系统等，其中Condor MK3型终端在太空中可以提供高达100Gbps的传输速率，传输距离可达5000千米。

据Mynaric称，目前光通信市场的潜在总额只有8亿美元，而到2030年可能增长到超过100亿美元，最终可能将超过200亿美元。据市场研究机构NSR预计，到2031年，卫星光通信设备的销售将达到20亿美元。

图片来源：欧洲航天局

月球探索与深空计划

围绕地球的星间与星地通信，只是空间激光通信的一部分。面向广阔的星辰大海，月球探索与深空计划，才是人类未来的核心目标。由于现代的太空探测的任务更加复杂，有更多的数据要收集和传送，因此需要更高带宽的传输技术，而光通信可以满足要求。

月球探索是走向深空的第一步，目前地月之间采用的微波通信速率只有2-20Mbps，无法满足38万公里的高速通信需求，因此最好采用激光+微波通信结合的方式。可以考虑在月球和地球同步轨道通信卫星之间采用高速率的激光通信。在同步轨道通信卫星到地面之间仍然采用高速的微波通信。在深空探索领域，NASA计划使用双向激光通信中继来模拟深空探测的光通信，未来将用于小行星带探测器与地球的通信。当然，深空探测会带来独特的技术挑战。例如随着通信距离的增加，激光信号可能会快速损耗，如何进行激光光束的精准瞄准也是一个严峻的问题。因为激光束十分狭窄，信号指向必须跨越数百万千米的距离，精确对准目标接收站的位置，这将是一个巨大的挑战。

参考阅读

《36氪首发 | 发力卫星激光通信，「氦星光联」连续完成天使轮和天使+轮数千万融资》

《国际航空：卫星激光通信时代即将到来》

《新光电：微小卫星激光通信系统发展现状与趋势》

《中国航天：国外卫星激光通信技术发展分析》

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