王麟

全球科技日新月異，信息技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，給我們的生活帶來(lái)翻天覆地的變化。然而，在滾滾的信息洪流中，依舊存在很多未能觸及的孤島，比如快速移動(dòng)的陸上交通工具、行駛深海的遠(yuǎn)洋輪船、人煙罕至的戈壁沙漠等，只要進(jìn)入這些信息孤島，手機(jī)信號(hào)便時(shí)好時(shí)壞，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)幾近癱瘓，人們被現(xiàn)代世界隔斷。為何會(huì)出現(xiàn)信息孤島？這是因?yàn)殇佋O(shè)光纖有地域限制，在偏遠(yuǎn)和人跡罕至的地區(qū)，鋪設(shè)和維護(hù)光纖的成本很高，在商業(yè)上得不償失，

那么，有沒(méi)有一勞永逸地解決問(wèn)題的辦法，可以讓我們無(wú)論身處何方，都能享受便捷的寬帶和移動(dòng)通訊服務(wù)呢？答案是：有！這就是高通量通信衛(wèi)星。2017年4月12 B，在國(guó)外公司壟斷高通量衛(wèi)星市場(chǎng)多年之后，我國(guó)的“實(shí)踐十三號(hào)”高通量衛(wèi)星成功發(fā)射升空，這不僅僅是通訊領(lǐng)域的巨大進(jìn)步，更是造福億萬(wàn)民眾的惠民技術(shù)。

飛速發(fā)展的高通量通信衛(wèi)星

“高通量通信衛(wèi)星”這個(gè)概念是2008年由美國(guó)北方天空研究公司提出的，它其實(shí)是一種采用多點(diǎn)波束、頻率復(fù)用和高波束增益等技術(shù)的高吞吐量的通信衛(wèi)星，屬于超高頻多波束寬帶通信系統(tǒng)。與傳統(tǒng)固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)相比，高通量衛(wèi)星具有容量大、成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。按照軌道劃分，高通量衛(wèi)星分為地球同步靜止軌道和非靜止軌道兩種類型，當(dāng)前應(yīng)用中的高通量衛(wèi)星以地球同步靜止軌道類型居多。

高通量通信衛(wèi)星最早出現(xiàn)于2004年，剛開(kāi)始應(yīng)用范圍不廣，2010年才進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，至今已經(jīng)發(fā)展到了第三代。第一代高通量衛(wèi)星容量有限，只有10～45Gbit/s（每秒10～45Gbit）；第二代高通量衛(wèi)星則全部采用超高頻段，容量提高到了1 00Gbit/s；第三代高通量衛(wèi)星的容量預(yù)計(jì)高達(dá)1Tbit/s（1Tbit/s=1024Gbit/s），短短十余年，衛(wèi)星的容量已經(jīng)提高了100倍。我國(guó)在2017年4月12日發(fā)射成功的“實(shí)踐十三號(hào)”高通量通信衛(wèi)星的總?cè)萘繛?0 Gbit/s，與國(guó)外的第一代高通量通信衛(wèi)星容量相當(dāng)。

高通量通信衛(wèi)星的獨(dú)特技能

高通量衛(wèi)星利用多個(gè)點(diǎn)波束來(lái)開(kāi)展通訊作業(yè)，每個(gè)點(diǎn)波束的覆蓋范圍為300～700千米。雖然衛(wèi)星的每單個(gè)點(diǎn)波束覆蓋范圍不廣，但是信號(hào)強(qiáng)，傳輸速度快，通訊服務(wù)質(zhì)量更高。一個(gè)高通量衛(wèi)星的多點(diǎn)波束可以多達(dá)200多個(gè)，可以覆蓋很廣的區(qū)域。由此可以提供超過(guò)100Gbit/s的傳輸容量，可以使衛(wèi)星頻率資源的利用率提高20信以上，系統(tǒng)造價(jià)卻變化不大，從而極大提高系統(tǒng)的通信容量和性價(jià)比。

高通量衛(wèi)星的用戶終端體積小，攜帶使用更方便，并且針對(duì)寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以廣泛應(yīng)用于電視直播、移動(dòng)中繼、視頻分發(fā)、新聞采集、企業(yè)聯(lián)網(wǎng)以及機(jī)載“動(dòng)中通”等通訊領(lǐng)域。這里所說(shuō)的“動(dòng)中通”是“移動(dòng)中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。通過(guò)“動(dòng)中通”系統(tǒng)，車(chē)輛、輪船、飛機(jī)等移動(dòng)的載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中就可以實(shí)時(shí)跟蹤衛(wèi)星等平臺(tái)，不間斷地傳遞語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息。

高通量衛(wèi)星優(yōu)點(diǎn)有很多，但也有一個(gè)很明顯的缺點(diǎn)，那就是雨衰較大。所謂“雨衰”，指的是無(wú)線電波在通過(guò)雨層的時(shí)候，因?yàn)橛甑巫饔枚剐盘?hào)衰減的現(xiàn)象。雨衰的大小與雨滴直徑、波長(zhǎng)的比值直接相關(guān)。高通量衛(wèi)星因?yàn)楣ぷ黝l段較高，雨衰對(duì)信號(hào)的影響更大，這會(huì)嚴(yán)重影響通訊質(zhì)量，當(dāng)然，這可以通過(guò)采取一些措施加以解決。

把握時(shí)代脈搏的高新技術(shù)

我國(guó)的高通量衛(wèi)星雖然發(fā)射的時(shí)間較晚，但是技術(shù)并不落后。衛(wèi)星采用的也是超高頻段多波束寬帶通信系統(tǒng)，有26個(gè)點(diǎn)波束，覆蓋我國(guó)東南部地區(qū)，通信總?cè)萘繛?0Gbit/s，可支持多用戶、大容量雙向載荷，在各地區(qū)通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)高速下載的同時(shí)，還能支持大量用戶高速上傳數(shù)據(jù)，讓信息高速公路更加名副其實(shí)。而“實(shí)踐十三號(hào)”衛(wèi)星升空，也滿足了乘坐高鐵的旅客將來(lái)暢通無(wú)阻網(wǎng)上沖浪的需求。

“實(shí)踐十三號(hào)”衛(wèi)星研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后突破了多波束寬帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)、天線反射器型面精度控制和天線指向精度標(biāo)校等一系列技術(shù)難題，整體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平。同時(shí)，還首次在這顆衛(wèi)星上搭載激光通信系統(tǒng)。

衛(wèi)星在服役期間，由于受到微薄的空氣阻力和地球引力等影響，軌道會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)安裝的衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)就開(kāi)始發(fā)揮作用了，通過(guò)推進(jìn)系統(tǒng)可以調(diào)整衛(wèi)星的位置，保證按照預(yù)定軌道運(yùn)行。我國(guó)此前發(fā)射的衛(wèi)星，采用的都是化學(xué)燃料推進(jìn)系統(tǒng)，這種推進(jìn)系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)就是衛(wèi)星負(fù)載太重，屬于自帶“干糧”。按照衛(wèi)星的使用壽命15年計(jì)算，消耗的化學(xué)燃料為675千克。而采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，就能解決衛(wèi)星負(fù)載大的難題，電力推進(jìn)系統(tǒng)的功率是化學(xué)燃料推進(jìn)系統(tǒng)的10倍，而自重才90千克。我國(guó)發(fā)射的“實(shí)踐十三號(hào)”高通量衛(wèi)星是采用離子電推進(jìn)系統(tǒng)，屬于國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用。根據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，應(yīng)用電推進(jìn)系統(tǒng)已成為國(guó)際通信衛(wèi)星是否先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)已形成普遍共識(shí)，沒(méi)有電推進(jìn)系統(tǒng)的衛(wèi)星缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。

預(yù)計(jì)到2023年，全球?qū)Ω咄啃l(wèi)星的通信容量需求將超過(guò)1000Gbit/s，高通量衛(wèi)星容量租用銷(xiāo)售收入將超過(guò)20億美元，是一個(gè)飛速增長(zhǎng)的朝陽(yáng)市場(chǎng)。我國(guó)的科學(xué)家們能夠緊緊把握時(shí)代脈搏，在衛(wèi)星通訊領(lǐng)域一路高歌，并引領(lǐng)技術(shù)前沿，彰顯了力量和智慧。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，高通量衛(wèi)星將會(huì)為國(guó)家進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造出更多的奇跡。

（責(zé)任編輯：司明婧 責(zé)任校對(duì)：曹偉）endprint