高通量衛(wèi)星牛在哪？飛機高鐵上高速下電影成真

在高鐵上用不到一分鐘的時間下好一部1G的電影；在飛機上流暢地使用網(wǎng)絡(luò)；在人煙罕至的沙漠中用視頻聊天……這些完美的通信場景將在這顆衛(wèi)星發(fā)射后得到實現(xiàn)。

4月12日19時04分，中國首顆高通量通信衛(wèi)星實踐十三號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，這意味著中國正式開啟衛(wèi)星高通量時代。

首先我們需要了解什么是高通量衛(wèi)星。根據(jù)中國空間探測首席傳播專家謝博在《科普中國》的解釋，高通量衛(wèi)星就是在使用相同頻率資源的條件下通信容量比常規(guī)通信衛(wèi)星高數(shù)倍甚至數(shù)十倍的通信衛(wèi)星。

其次，這顆衛(wèi)星發(fā)射成功后又會給我們的日常生活帶來怎樣的改變？

可傳輸數(shù)量更多的4K超高清節(jié)目

國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅介紹，實踐十三號是我國首顆高通量通信衛(wèi)星，其高通量性體現(xiàn)在首次搭載了Ka頻段通信載荷，衛(wèi)星通信總?cè)萘窟_(dá)20Gbps（一般寬帶傳輸速率，1Gbps相當(dāng)于1024Mbps），超過了之前我國研制的所有通信衛(wèi)星容量的總和。

實際上，高通量衛(wèi)星，意味著其通信容量比以往衛(wèi)星有一至兩個數(shù)量級的躍升。這次實踐十三號衛(wèi)星的通信總?cè)萘窟_(dá)20Gbps。這是什么概念？按照常規(guī)原有的通信衛(wèi)星，其所采用的是窄帶傳輸技術(shù)，一般通信容量不到10 Gbps，容量有限。據(jù)中國航天科技集團(tuán)介紹，如果說過去通信衛(wèi)星能傳送幾十臺標(biāo)清電視節(jié)目，而有了實踐十三號衛(wèi)星后，則能同時傳送數(shù)量更多的4K超高清節(jié)目。

謝博介紹，由于實踐十三號衛(wèi)星采用了Ka頻段通信，所以它不僅容量大，可傳送高清視頻，而且能使其衛(wèi)星用戶終端做得較小，從而便于裝備、攜帶和使用，無需單獨建網(wǎng)，性價比高。

更重要的一點是，該衛(wèi)星設(shè)計有26個用戶點波束，總體覆蓋中國除西北、東北以外的大部分陸地和近海近200公里的海域，地面無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋不到或無法接入光纜寬帶的地方。

公開資料顯示，中國目前有超過6000萬人參與徒步、騎行、自駕游等戶外項目，但因為有些戶外地區(qū)通信信號差甚至沒有，所以時有迷路或失聯(lián)事件發(fā)生。特別是發(fā)生氣象災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的時候，一旦地面固定或移動通信業(yè)務(wù)發(fā)生損毀或癱瘓，就可能因為不能及時、快速、準(zhǔn)確地傳遞災(zāi)情信息，而導(dǎo)致?lián)p失嚴(yán)重。

據(jù)實踐十三號衛(wèi)星工程總師劉方介紹，如果游客或受災(zāi)民眾配備了實踐十三號衛(wèi)星的用戶終端后，可以隨時與衛(wèi)星建立語音、數(shù)據(jù)和視頻的傳輸，把途中或災(zāi)區(qū)的情況第一時間傳遞出去，為展開救援提供通信保障，將損失降至最小。

上千架飛機同時上網(wǎng)

除了首次搭載了Ka頻段通信載荷，衛(wèi)星通信總?cè)萘窟_(dá)20Gbps外，實踐十三號還首次開展了高軌衛(wèi)星與地面的雙向激光通信技術(shù)試驗，速率最高達(dá)到2.4Gbps。

據(jù)西安分院負(fù)責(zé)實踐十三號衛(wèi)星有效載荷研制的衛(wèi)星副總設(shè)計師周穎介紹，“高通量通信衛(wèi)星可以作為一個信號中轉(zhuǎn)站，通過無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)使飛機上乘客的手機、電腦等與地面關(guān)口站連接。而關(guān)口站通過光纜與互聯(lián)網(wǎng)相連，可以向用戶發(fā)送上網(wǎng)信號?！?/p>

由于飛機在快速移動過程中所處的空間特點，地面互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)站要么無法架設(shè)，要么無法足量建設(shè)，乘客通過地面方式上網(wǎng)并不可行。而實踐十三號就解決了這個問題。周穎稱，實踐十三號衛(wèi)星由空間段（衛(wèi)星）、地面段（關(guān)口站）和用戶段（終端）構(gòu)成。同時，采用了天地一體化設(shè)計理念，其中一項重要業(yè)務(wù)就是提供高速“動中通”，通過多波束無縫切換配合機載、車載或船載終端的自動跟蹤捕獲功能，可以為航空、航運、鐵路等各類交通工具上的數(shù)以萬計乘客徹底改善上網(wǎng)體驗。

中國航空科技集團(tuán)稱，實踐十三號衛(wèi)星的用戶終端可以快速地接入網(wǎng)絡(luò)，下載和回傳速率最高分別達(dá)到150Mbps和12Mbps。這意味著用戶可以在高鐵上用不到一分鐘的時間下載一部1GB（1GB=1024MB）的電影。

此外，據(jù)周穎介紹，一般而言，一架飛機所需的最大通信容量只有20Mbps，在全部飛機通信容量滿負(fù)荷的情況下，實踐十三號能滿足一千架左右的飛機同時上網(wǎng)。未來3年內(nèi)，隨著 “機載衛(wèi)星直播廣播電視接收與服務(wù)系統(tǒng)”的研發(fā)成功，這顆衛(wèi)星可保證中國2000多架民航客機、3000多輛高速列車和數(shù)萬艘輪船，實現(xiàn)隨時隨地高速上網(wǎng)。

在軌壽命15年

實踐十三號衛(wèi)星創(chuàng)下的“首次”還不僅僅體現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)實踐十三號衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮周志成介紹，這也是首次在國內(nèi)的高軌衛(wèi)星上使用電推進(jìn)系統(tǒng)。實踐十三號衛(wèi)星設(shè)計壽命15年，過去一顆衛(wèi)星在15年的壽命周期里需要675公斤化學(xué)燃料，現(xiàn)在使用離子電推進(jìn)系統(tǒng)后僅需90公斤。

據(jù)了解，實踐十三號衛(wèi)星使用的是氙離子推力器，這意味著，衛(wèi)星的電推進(jìn)比沖是常規(guī)化學(xué)推進(jìn)的10倍以上；可以使衛(wèi)星載荷更多，減輕自重。理論上可將衛(wèi)星攜帶的推進(jìn)劑減少90%。

同時，這也是國內(nèi)高軌長壽通信衛(wèi)星首次實現(xiàn)百分之百工程化應(yīng)用國產(chǎn)化產(chǎn)品，改變了相關(guān)產(chǎn)品長期依賴進(jìn)口的局面。

另外有趣的一點是，在過去高軌衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)中，為了考慮衛(wèi)星的安全余量，發(fā)射窗口通常選在凌晨。但實踐十三號衛(wèi)星則首次將發(fā)射窗口提前至傍晚19點，開創(chuàng)了高軌衛(wèi)星可在兩個窗口選擇發(fā)射的先例。

未來，按照計劃，在2025年前，中國還將新增22顆通信廣播衛(wèi)星，其中全新研制的通信衛(wèi)星有5顆，包括L移動多媒體廣播衛(wèi)星、大容量寬帶通信衛(wèi)星、超大容量寬帶通信衛(wèi)星、高承載比寬帶通信衛(wèi)星、全球移動通信星座科研衛(wèi)星等。多顆衛(wèi)星在軌后，將推動中國電信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)向全球服務(wù)的轉(zhuǎn)型升級。

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