随着在轨航天器数量不断增加，传回地球的数据量日益庞大，无线电频谱正逼近其物理极限。因此，各企业和研究机构一直在致力于研发能够克服当前数据传输瓶颈的更高带宽的光学技术。

不过，使用激光将数据传回地球面临着迄今难以解决的难题，例如穿透云层覆盖以及将窄光束精准对准地面接收器。不过，有几家公司相信，通过结合新技术以及从地面光通信网络中汲取的经验教训，他们已经最终攻克了这一难题。

在这些公司中，最具雄心壮志的或许是总部位于新加坡的Transcelestial公司。2025年11月，该公司发射了演示性有效载荷，之后便一直在对其天-地激光通信终端进行太空试验。该公司计划在2026年进行更多发射，并表示其目标是2030年之前从轨道上提供相当于光纤水平的连接。

与太空探索技术公直接向地球上的个人用户传输互联网数据的星链不同，Transcelestial的设想是向本地电信公司提供数十至数百吉比特带宽，再由这些公司通过本地地面基础设施将网络连接分发给用户。Transcelestial的首席执行官兼联合创始人罗希特·贾哈（Rohit Jha）还设想，未来轨道激光甚至可能取代海底电缆，提供更廉价、更可靠的服务，且不易被人为破坏或因自然灾害而中断。

激光的传输频率比无线电波更高，因此能够承载数量级更大的数据。星链星座使用无线电链路将数据传回地球，其峰值用户带宽约为400兆比特/秒，但该带宽会随着区域内用户数量增加而降低。相比之下，Transcelestial公司的测试卫星能以高达1吉比特/秒的速率将数据传回地球。该公司计划力争让未来卫星的速率达到10吉比特/秒。

“扩展光学系统实际上相当简单。”贾哈说，“最终，我们只需在卫星上安装更多终端，就能实现100吉比特/秒的传输。它就像是太空的海底电缆。”

激光已经在卫星网络的太空对太空通信中得到了成熟应用。例如，自2021年起，星链就利用该技术构建了一个轨道网状网络，能够实时在太空中传输海量数据。然而，该星座需借助传统无线电信号将数据传回地球，因此整体网络带宽仍受限制。

激光通信技术最近取得了长足进步。2023年，NASA在地面站与其低地球轨道上的“探路者技术演示器3号”卫星之间测试了一条破纪录的200吉比特/秒激光链路。同年，中国科学院进行了一次中等规模的演示，在低地球轨道与地面之间实现了10吉比特/秒的激光连接。但Transcelestial公司的联合创始人兼首席技术官穆罕默德·达内什（Mohammad Danesh）表示，这些实验需要昂贵的定制设备。最近，阿尔忒弥斯二号任务利用一条260兆比特/秒的激光链路，从月球附近将高清视频传回了地球。

达内什认为，在其地面点对点激光通信系统商业化工作（用于向地球上难以触达的地区分发互联网）的基础上，这家初创公司能够将这项技术推向主流。

“最大的挑战在于构建一个可靠且可扩展的光学地面站网络。”达内什说，他指的是与在轨卫星通信的地面站。“目前人们建造的光学地面站耗资数百万美元，因此无法规模化。我们要能大规模制造这些设施。”此外，达内什补充道，通过在全球范围内提供备选下行和上行链路位置，多地面站系统将有助于克服激光穿透云层的困难。

德国激光通信开发商Mynaric的首席技术官约阿希姆·霍瓦特（Joachim Horwath）提醒，云层和其他大气干扰带来的挑战可能比一些人想象中更难以克服。“大气条件仍然是一项关键的技术挑战。”他说，因此仍要考虑包括多地面站或混合使用激光与无线电通信的策略。“正因如此，我们不认为激光通信会完全取代（射频）。”

除了带宽更高之外，激光比无线电波窄得多、聚焦程度高得多，因此更能抵御干扰和窃听。

“必须正好在通信波束的视线范围内才能干扰它。”Astrolight公司的首席执行官劳里纳斯·马丘利斯（Laurynas Mačiulis）说，“这在实际操作中非常困难。”

总部位于立陶宛的Astrolight公司也开发了一种天-地激光通信终端。2026年3月30日，该终端搭载两颗小型卫星发射升空，这两颗卫星由希腊雅典国立卡波迪斯特里亚大学和塞萨洛尼基亚里士多德大学研发。该公司的目标是让地球观测卫星的运营商更快地获取数据，与Transcelestial相比，该目标更务实。

此前，该公司曾在海上两艘船之间测试了用安全激光通信链路传输数据。在测试中，即使是雨雾天气，这些终端也能在两周内提供可靠、连续的高带宽通信。

据报道，太空探索技术公司也在研究天-地激光通信技术，以克服目前困扰人口密集地区星链用户的带宽瓶颈。