登陸信息孤島 “實踐十三號”帶你進入“高通量”時代

王麟

全球科技日新月異，信息技術發展突飛猛進，給我們的生活帶來翻天覆地的變化。然而，在滾滾的信息洪流中，依舊存在很多未能觸及的孤島，比如快速移動的陸上交通工具、行駛深海的遠洋輪船、人煙罕至的戈壁沙漠等，只要進入這些信息孤島，手機信號便時好時壞，移動互聯網幾近癱瘓，人們被現代世界隔斷。為何會出現信息孤島？這是因為鋪設光纖有地域限制，在偏遠和人跡罕至的地區，鋪設和維護光纖的成本很高，在商業上得不償失，

那么，有沒有一勞永逸地解決問題的辦法，可以讓我們無論身處何方，都能享受便捷的寬帶和移動通訊服務呢？答案是：有！這就是高通量通信衛星。2017年4月12 B，在國外公司壟斷高通量衛星市場多年之后，我國的“實踐十三號”高通量衛星成功發射升空，這不僅僅是通訊領域的巨大進步，更是造福億萬民眾的惠民技術。

飛速發展的高通量通信衛星

“高通量通信衛星”這個概念是2008年由美國北方天空研究公司提出的，它其實是一種采用多點波束、頻率復用和高波束增益等技術的高吞吐量的通信衛星，屬于超高頻多波束寬帶通信系統。與傳統固定衛星業務相比，高通量衛星具有容量大、成本低、適用范圍廣等優點。按照軌道劃分，高通量衛星分為地球同步靜止軌道和非靜止軌道兩種類型，當前應用中的高通量衛星以地球同步靜止軌道類型居多。

高通量通信衛星最早出現于2004年，剛開始應用范圍不廣，2010年才進入了快速發展時期，至今已經發展到了第三代。第一代高通量衛星容量有限，只有10～45Gbit/s（每秒10～45Gbit）；第二代高通量衛星則全部采用超高頻段，容量提高到了1 00Gbit/s；第三代高通量衛星的容量預計高達1Tbit/s（1Tbit/s=1024Gbit/s），短短十余年，衛星的容量已經提高了100倍。我國在2017年4月12日發射成功的“實踐十三號”高通量通信衛星的總容量為20 Gbit/s，與國外的第一代高通量通信衛星容量相當。

高通量通信衛星的獨特技能

高通量衛星利用多個點波束來開展通訊作業，每個點波束的覆蓋范圍為300～700千米。雖然衛星的每單個點波束覆蓋范圍不廣，但是信號強，傳輸速度快，通訊服務質量更高。一個高通量衛星的多點波束可以多達200多個，可以覆蓋很廣的區域。由此可以提供超過100Gbit/s的傳輸容量，可以使衛星頻率資源的利用率提高20信以上，系統造價卻變化不大，從而極大提高系統的通信容量和性價比。

高通量衛星的用戶終端體積小，攜帶使用更方便，并且針對寬帶互聯網接入等應用進行設計，可以廣泛應用于電視直播、移動中繼、視頻分發、新聞采集、企業聯網以及機載“動中通”等通訊領域。這里所說的“動中通”是“移動中的衛星地面站通信系統”的簡稱。通過“動中通”系統，車輛、輪船、飛機等移動的載體在運動過程中就可以實時跟蹤衛星等平臺，不間斷地傳遞語音、數據、圖像等多媒體信息。

高通量衛星優點有很多，但也有一個很明顯的缺點，那就是雨衰較大。所謂“雨衰”，指的是無線電波在通過雨層的時候，因為雨滴作用而使信號衰減的現象。雨衰的大小與雨滴直徑、波長的比值直接相關。高通量衛星因為工作頻段較高，雨衰對信號的影響更大，這會嚴重影響通訊質量，當然，這可以通過采取一些措施加以解決。

把握時代脈搏的高新技術

我國的高通量衛星雖然發射的時間較晚，但是技術并不落后。衛星采用的也是超高頻段多波束寬帶通信系統，有26個點波束，覆蓋我國東南部地區，通信總容量為20Gbit/s，可支持多用戶、大容量雙向載荷，在各地區通過衛星進行數據高速下載的同時，還能支持大量用戶高速上傳數據，讓信息高速公路更加名副其實。而“實踐十三號”衛星升空，也滿足了乘坐高鐵的旅客將來暢通無阻網上沖浪的需求。

“實踐十三號”衛星研發團隊先后突破了多波束寬帶系統設計、天線反射器型面精度控制和天線指向精度標校等一系列技術難題，整體達到了國際先進技術水平。同時，還首次在這顆衛星上搭載激光通信系統。

衛星在服役期間，由于受到微薄的空氣阻力和地球引力等影響，軌道會發生變化，此時安裝的衛星推進系統就開始發揮作用了，通過推進系統可以調整衛星的位置，保證按照預定軌道運行。我國此前發射的衛星，采用的都是化學燃料推進系統，這種推進系統最大的缺點就是衛星負載太重，屬于自帶“干糧”。按照衛星的使用壽命15年計算，消耗的化學燃料為675千克。而采用電力推進系統，就能解決衛星負載大的難題，電力推進系統的功率是化學燃料推進系統的10倍，而自重才90千克。我國發射的“實踐十三號”高通量衛星是采用離子電推進系統，屬于國內首次應用。根據業內專家介紹，應用電推進系統已成為國際通信衛星是否先進的標準，業內已形成普遍共識，沒有電推進系統的衛星缺乏競爭力。

預計到2023年，全球對高通量衛星的通信容量需求將超過1000Gbit/s，高通量衛星容量租用銷售收入將超過20億美元，是一個飛速增長的朝陽市場。我國的科學家們能夠緊緊把握時代脈搏，在衛星通訊領域一路高歌，并引領技術前沿，彰顯了力量和智慧。相信在不遠的將來，高通量衛星將會為國家進步和社會發展創造出更多的奇跡。

（責任編輯：司明婧 責任校對：曹偉）endprint