中国发射了一枚“超级空中路由器”!以后哪里都可以高速上网了

  静止轨道通信卫星代表着一个国度卫星通信的发展水平,它是形成信息高速公路基础的重要资源,是一个国家综合实力、技术程度的主要体现。


 

  常常在国内旅行的人都晓得,在飞翔的飞机上、在远洋航行的船舶上,手机、笔记本是上不了网络的,同样在高速运行的高铁上,手机信号也是连续不断,然而跟着中国新一代通信卫星的发展,空中上网聊天、远洋视频娱乐、偏僻山区信号全覆盖将成为事实。
 


 


 


 

我国自主研发技术攻破国外垄断

空中通信海上视频将不再是梦


 

  2017年4月12日,中国在西昌卫星发射中央采取长征三号乙运载火箭成功发射实际十三号卫星,卫星实现在轨实验后被命名为中星16号。这是我国首颗高通量通信卫星,通信总容量超过20G,真正意思上实现了自主通信卫星的宽带应用。


 


 

  航天科技团体五院高等工程师 张伟:高通量这个技术的发展,代表着我们当初在地面,你可以用我们的卫星来实现视频。本来只能实现一个语音通信的功效,现在我们能够视频了,那么还有一个很大的运用方向就是我们的飞机。这是我国首次在通信卫星上,使用Ka频段宽带通信技术。


 

  卫星容量其实就像公路一样,原来通信卫星的C频段以及Ku频段容量最多只能包容两辆车同时前进,所能运载的货物,也就是信息数据是有限的。但是Ka频段的卫星容量则要大良多,它可以同时在公路上行驶10辆或者更多的汽车,所能运载的信息数据量也远超其它频段。这项技术的打破,意味着未来通过通信卫星可以随时随地实现宽带上网,特别是在地面通信网络无法覆盖的地域,以及飞机、高铁、轮船等交通工具上,都可以实现宽带通信。


 

  张伟:?现在飞机上大家都知道没法实现通信,未来当中的HTS(高通量通信卫星)的技术推广以后,我们以后在飞机上面也能够基于卫星来实现我们的通信,包括高铁、船等等,HTS都是一个很热点的应用方向。


 


 

  张伟告诉记者,依托高通量通信卫星技术,未来将会构建卫星宽带通信网络,到时候无论身处万米高空的飞机、急速飞奔的高铁,还是茫茫大海的轮船上,以及没有人烟的荒凉、深山、海岛,都可以高速阅读网络,视频通话。


 

  目前航天科技集团五院已经依托中星16号高通量卫星,研制了用于野外、高铁、船舶等方面的卫星移动通信终端产品。原来的卫星通信终端,受卫星设计的限度,尺寸都比拟大,个别都装置在建造物上面或者大型的车辆上。而现在依靠高通量卫星,通信卫星的终端接受安装就可以小型化,一般的家用SUV就可以安装。航天科技集团五院高级工程师张阁为记者演示了一套便携式卫星宽带通信系统,这套体系具备一键对星的功能,在地震灾区,地面通信网络破坏中止的情形下,可以疾速地连通网络。


 


 

  除了这种便携式卫星宽带通信系统,张阁率领的团队,还在研制用于高铁列车、远洋船舶上的卫星宽带通信系统。


 

  航天科技集团五院高级工程师 张阁:目前我们的这个设备,是支持500人以上的,就是你在一个奢华油轮上,装了这么一个设备,全船的人都可以通过WIFI,就是拿你的普通的手机,再衔接船上的WIFI,就可以通过卫星直接拜访互联网了。


 

  中星16将技术试验和示范应用相联合,首次在地球同步轨道卫星上发展对地高速激光通信试验,速率最高可达2.4个G。卫星激光通信具备通信容量大、传输间隔远、保密性好等长处,如果试验成功,标志着中国在该领域达到国际先进水平。


 


 

  2016年8月6日,中国在西昌卫星发射核心成功将天通一号01星发射升空,这是中国卫星移动通信系统的首发星,也被称为“中国版的海事卫星”, 其成功发射标记着我国迈入卫星移动通信的“手机时期”。


 

  2008年汶川地震产生后,震区地面通信网络全面瘫痪,当时我国不本人的移动通信卫星系统,只能租用国外的卫星电话抗震救灾。而国际上的移动卫星系统已经构成了多个笼罩寰球或区域性的移动通信系统,不仅普遍应用于个人通信、大陆运输、远洋渔业、航空客运等领域,而且在遭遇地震、洪水、霜冻等天然灾祸情况下能够实现无阻碍通信并断定地位。汶川地震之后,天通一号立项了。


 


 

  记者懂得到,天通一号卫星的技术指标与才能到达国际主流移动通信卫星水平,并且存在完整的自主常识产权。特殊是天通一号卫星解决了可开展超大天线的技术困难,使得地面使用的卫星电话终端更小型化、手机化。


 

几代科研人员无私奉献薪火相传

使我国卫星事业从无到有

从落伍到领先


 

  这些年我们的通讯卫星接连发射胜利并投入应用,涵盖了播送电视直播、高通量宽带卫星、挪动通信卫星、数据中继卫星等目前通信卫星发展的前沿技巧跟利用。回忆当初,我们开端研制卫星的时候,不仅是一穷二白。而且基本单薄,在这样的前提下,咱们的科研职员保持白手起家、忘我贡献,终极走出了一条中国通信卫星的研发之路,只管这条路并非坦途,也阅历过挫折和磨难。


 


 

  在中国航天科集团五院的展厅里,摆放着从东方红一号到东方红四号卫星的实在产品,它们见证了中国通信卫星的发展之路。


 

  东方红一号是在当时一穷二白、经济技术基础薄弱的条件下,老一辈航天科技人员通过自给自足研制出来的我国第一颗人造地球卫星,因为当时技术水平的制约,它还不具备通信功能。


 

  航天科技集团五院高级工程师 张伟:这颗卫星成功当前,实际上是首创了我们国家人造地球卫星的先河,但它的意义更多地只体现了从无到有,那我们卫星终归是要落切实用。


 


 

  东方红一号发射成功之后,为了让通信卫星真正落实到适用,以孙家栋、戚发轫等为代表的老一代航天科技人员,建立“要完全依附自己的力气,研制出中国人自己的通信卫星”的信心,历经9年攻坚克难,最终研制成功东方红二号通信卫星。1984年4月8日,东方红二号试验通信卫星发射成功,使我国跻身世界上第五个能够独立研制、发射地球静止轨道卫星的国家。


 

  受制于当时电子元器件研制、资料迷信研究的技术水平,东方红二号卫星的载荷小,寿命短,卫星的C波段转发器只有2路,而当时国际进步水平通信卫星的C坡段转发器已经达到24路,寿命也长达十年。


 


 

  张伟:当时可能提供的功率十分小,由于太阳能电池片就这么多,所以它能够提供的功率就那么大。所以当时我们国家的通信卫星在轨寿命比较短,就是五年,可以供给的有效功率很低,所以所谓的转发器路数,就是多少路转发器。


 

  通信卫星的重要载荷就是转发器,一路转发器可以传递十多套标清电视节目,通信卫星的载荷越大,转发器的路数多,象征着能够传送更多的广播电视节目,提供更大的通信容量。张伟告知记者,因为当时东方红二号无奈满意客户需要,国内还呈现了“买星”仍是“造星”的争辩。在当时的环境下,航天人别无取舍,在技术基础软弱、设施条件差的情况下,依照当时的国际水平研制东方红三号卫星。


 

  张伟:东方红二号是一颗自旋稳固式的卫星,到了东方红三号,我们搞的是一个三轴稳定式的卫星,采用了太阳翼的这种方法,那么技术上的跨代很大,只能继续东方红二号大略20%左右的技术基础,剩下的80%都是基于我们中国航天人的自主立异来实现。


 

  从1986年国家立项,到1997年东方红三号卫星成功发射,科研人员历经11年的时光,先后解决了上百个技术难点,啃下了十余项“硬骨头”课题,也经历了首颗卫星发射失败的阵痛。东方红三号卫星不仅实现了我国通信卫星研制技术的逾越,也为中国航天事业提供了一个高牢靠的通信卫星平台。


 


 

  2000年,瞄准国际一流水平的东方红四号开始破项研制,卫星平台的设计寿命晋升为15年,携带的转发器增添到52路。当时东方红四号通信卫星的市场目的不仅是要占据海内,而且还要走出去抢占国际市场。


 

  在东方红四号通信卫星平台研发的同时,他们还在进行着东方红四号市场的开辟,2002年5月,与鑫诺卫星通信有限公司签订了鑫诺二号卫星洽购订货合同;2004年5月,参加尼日利亚通信一号卫星整星研制和发射项目标招标,从美国、法国、英国等21家公司中怀才不遇,成功夺标。


 


 

  张伟:东方红四号卫星,它的分量就达到了5到5.5吨,载荷的能力达到600公斤左右,这个水平实际上跟当时国际的先进水平,基础上坚持在一条水平线上,所以通过东方红四号,我们实际上是实现了从跟跑向并跑的一个转型的进程。


 

  2010年,着眼于将来20年大功率通信卫星的的需求,高承载、大功率、长命命、可扩大的新一代东方红五号卫星开始立项研制,同时航天科技集团五院也在跟踪世界最前沿的技术,扩展原有卫星平台的技术水平。为了进步通信卫星的有效载荷,他们要把电子系统做的越来越小。


 

  航天科技集团五院副主任设计师 宫江雷:这几台产品,其实就是我们整个通信卫星上的综合电子系统,依托的一个硬件产品,现在的这4台产品实在是取代了之前的20多台产品,之前的包含数目,体积都是比较大的,我们已经减少了50%左右,这在全部国际上也是一个比较当先的一个水平。

 


 

  跟踪世界前沿技术,在一些技术范畴实现技术超出,这是航天科技集团五院在通信卫星发展中的必定抉择。陈粤2008年博士毕业之后,来到航天科技集团五院负责通信卫星的把持推进研制工作。工作刚两年多,他就向院里提出进行通信卫星无工质电磁推动的研讨,当时这项研究还存在宏大的争议。


 

  航天科技集团五院副主任设计师 陈粤:大家最主要的疑点是在于,这项技术可能现在科学原理上,还没有完全说清的情况下,就在工程长进行研发,是不是危险很大,是不是存在着原感性的过错,这是主要的争议点。


 

  在太空中的通信卫星须要调剂姿势和轨道保持,所以卫星都会携带大批的推进剂,传统的化学推进方式就是靠推进剂氧化产生推力。而现在卫星上开始应用的电推进方式,则是把携带的工质气体进行电离,而后把离子体喷射出去产生推力,这两种推进方式都是需要携带工质,也就是推进剂和睦体。


 

  陈粤:形象地说就是储箱里面存的这些液体或者气体,一旦这些工质使用光了,那么发念头就不能再使用了,寿命就到了。而我们现在这种推进方式,这种电磁推进,它就是只有有电,只要设备能畸形工作,它就能够工作,就能发生推力。


 

  没有任何技术、教训可以鉴戒,也没有任何国外材料的参考,这项技术无论在国内还是国外,都处在技术试验的起步阶段,陈粤和他的团队面临着伟大的挑衅。


 


 

  为了激励年青人翻新,航天科技集团五院设立研发专项基金、博士成长专项基金等给予资金支持,而且对研发中心人员三年不做业务考察,并在人员、试验装备方面给予鼎力支持,确保他们一心做技术研究。


 

  陈粤:通过我们院科技委的自主研发基金,我们所内的自主研发的基金,去支撑我们,让我们能够心无旁鹜地,不必去担忧条件保障的这种情况下二心去做这个事,可以说这就像一种孵化,假如没有当初这种孵化条件,我们就不会有现在的这个进展。


 

  记者采访中了解到,目前,代表着我国通信卫星达到国际领先水平的东方红五号卫星平台多项要害技术获得重大冲破,有待在轨验证。东方红五号平台整星功率达到30000瓦,有效载荷超过2000公斤、携带的转发器路数达到120路,一些技术指标超过发达国家水平。东方红五号平台上面的绝大局部产品,能够实现真正意义上的国产化,自主可控,不再依附于入口。

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