利用XCOM（X射線通信）實現深空衛星通信的設想示意圖

 

　　近日，中科院西安光學精密機械研究所趙寶升團隊開發出一種新型的X射線調制源和一種基于微通道板的X射線探測器，這兩者分別作為發射和接收裝置，實現了新的空間X射線通信方法實驗。

 

　　自1895年德國物理學家W.K.倫琴發現X射線以來，這種波長很短而具有很高穿透性的射線可使很多肉眼看不見的固體材料發出可見熒光，因此在醫療透視和無損探傷中得到了廣泛應用。實際上，作為波長很短的電磁波，X射線同樣可在空間傳輸，成功實現通信功能。

 

　　目前，空間無線通信的研究應用已涵蓋無線電波、微波到紅外、可見光、紫外等電磁波范圍，而對X射線通信的研究應用還是空白。因此，利用X射線作為信息載體的新概念空間通信方法研究具有重要的科學意義及應用前景。

 

　　趙寶升告訴《中國科學報》，由于X射線波長很短，穿透能力很強，當X射線光子能量大于10千電子伏特（波長小于0.12納米）、在大氣壓強低于10-1帕斯卡時，X射線透過率為100%，傳輸幾乎無衰減。這意味著可利用很小的發射功率實現遠距離空間通信。因此，與微波、激光等其他電磁波的通信相比，X射線通信具有方向性好、發射功率低、傳輸距離遠、保密性強、不受空間環境電磁干擾、通信頻帶寬等優點，有望未來實現衛星實時通信。2007年，美國宇航局戈達德太空飛行中心的天文物理學家Keith Gendreau提出了利用X射線實現空間衛星飛行器點對點通信的概念，被認為是“下一代新的空間通信方法”。

 

　　趙寶升等開發的X射線調制源是將真空三極管和X射線管的技術結合，實現了X射線能量的高速調制，理論設計發射帶寬可達50G赫茲。同時，基于微通道板的X射線探測器具有時間響應快、接收面積大、最小可探測功率小等優點。利用該技術方案，當X射線發散角小于2毫弧度、X射線光子能量大于20千電子伏特、X射線發射功率為100毫瓦，可在太空傳輸6000公里以上。

 

　　目前，西安光機所已搭建了基于語音通信的X射線數字傳輸驗證系統，主要包括X射線的發射裝置和接收裝置，已實現OOK（開關鍵控）和PWM（脈沖寬度調制）兩種調制方式下的語音通信，在6米真空管道中通信速率達64千比特每秒。張行勇