4-量子科学实验卫星基本情况

量子科学实验卫星基本情况

一、背景及科学意义

根据国务院第105次常务会议审议通过的“中国科学院创新2020规划”，中国科学院启动实施系列战略性先导科技专项，量子科学实验卫星（以下称量子卫星）所属空间科学战略性先导科技专项是首批启动的先导专项之一。在2008年立项的中科院重大创新项目“空间尺度量子实验关键技术”的基础上，经过近一年的科学目标与有效载荷配置论证、工程立项综合论证，于2011年12月23日正式立项启动。

量子科学实验卫星工程将借助于卫星平台，一方面将在国际上首次实现千公里级的无条件安全的量子通信，促进广域乃至全球范围量子通信网络的最终实现；另一方面，将是国际上首次在宏观大尺度上对量子理论本身展开实验检验，在更深层次上为认识量子物理的基础科学问题、拓宽量子力学的研究方向做出重要贡献。量子科学实验卫星所发展起来的技术，还将为在空间尺度对广义相对论效应、量子引力等物理学基本原理的深入检验奠定基础，促进整个物理学的发展。

量子科学实验卫星总重量631公斤，将由“长征二号丁”运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，运行于500公里太阳同步轨道，轨道倾角97.37°，设计在轨运行寿命2年。有效载荷有量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源及实验控制与处理机和高速相干激光通信机。卫星配置两套独立的有效载荷指向机构，通过姿控指向系统协同控制，可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时建立量子光链路，光轴指向精度优于3.5urad。

二、科学目标

1、进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破。

2、在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。

三、研制历程

量子科学实验卫星工程自2011年12月立项以来，历经近五年的时间，完成了方案阶段、初样阶段和正样阶段的全部研制工作，于2016年6月30日通过了星箭出厂审定。

工程自2012年1月至11月开展了方案阶段研制工作。根据任务特点，确定并完成了星地光路对准、星地链路偏振态保持与基矢校正、星上量子纠缠源等关

键技术攻关，明确了卫星的总体技术方案，完成了卫星初样设计，初步确定了卫星与运载火箭、发射场、测控、地面支撑系统和科学应用系统的接口，并于2012年12月转入初样阶段。

初样阶段，卫星系统完成了结构热控星、电性星、鉴定星研制以及与各大系统的接口对接试验，明确了正样技术状态。所研制的国际上首个亮度高于2兆的纠缠源通过了鉴定级试验，验证了其空间适用性。同时，完成了星地光路对准和纠缠分发、隐形传态等地面验证专项试验，充分验证了光轴对准精度等关键指标，和科学实验流程，于2014年12月转入正样阶段。

正样阶段，完成正样星箭研制与试验和正样阶段各大系统间技术对接，卫星与各大系统之间工作协调、接口匹配。2016年2月完成了大系统联试，验证了在轨实验流程的正确性以及星地大回路信息传输的协调性与匹配性，为后续发射和在轨测试奠定了坚实的基础，于2016年6月5日通过了中国科学院组织的院级出厂评审。

2016年 8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空