登陆信息孤岛 “实践十三号”带你进入“高通量”时代

王麟

全球科技日新月异，信息技术发展突飞猛进，给我们的生活带来翻天覆地的变化。然而，在滚滚的信息洪流中，依旧存在很多未能触及的孤岛，比如快速移动的陆上交通工具、行驶深海的远洋轮船、人烟罕至的戈壁沙漠等，只要进入这些信息孤岛，手机信号便时好时坏，移动互联网几近瘫痪，人们被现代世界隔断。为何会出现信息孤岛？这是因为铺设光纤有地域限制，在偏远和人迹罕至的地区，铺设和维护光纤的成本很高，在商业上得不偿失，

那么，有没有一劳永逸地解决问题的办法，可以让我们无论身处何方，都能享受便捷的宽带和移动通讯服务呢？答案是：有！这就是高通量通信卫星。2017年4月12 B，在国外公司垄断高通量卫星市场多年之后，我國的“实践十三号”高通量卫星成功发射升空，这不仅仅是通讯领域的巨大进步，更是造福亿万民众的惠民技术。

飞速发展的高通量通信卫星

“高通量通信卫星”这个概念是2008年由美国北方天空研究公司提出的，它其实是一种采用多点波束、频率复用和高波束增益等技术的高吞吐量的通信卫星，属于超高频多波束宽带通信系统。与传统固定卫星业务相比，高通量卫星具有容量大、成本低、适用范围广等优点。按照轨道划分，高通量卫星分为地球同步静止轨道和非静止轨道两种类型，当前应用中的高通量卫星以地球同步静止轨道类型居多。

高通量通信卫星最早出现于2004年，刚开始应用范围不广，2010年才进入了快速发展时期，至今已经发展到了第三代。第一代高通量卫星容量有限，只有10～45Gbit/s（每秒10～45Gbit）；第二代高通量卫星则全部采用超高频段，容量提高到了1 00Gbit/s；第三代高通量卫星的容量预计高达1Tbit/s（1Tbit/s=1024Gbit/s），短短十余年，卫星的容量已经提高了100倍。我国在2017年4月12日发射成功的“实践十三号”高通量通信卫星的总容量为20 Gbit/s，与国外的第一代高通量通信卫星容量相当。

高通量通信卫星的独特技能

高通量卫星利用多个点波束来开展通讯作业，每个点波束的覆盖范围为300～700千米。虽然卫星的每单个点波束覆盖范围不广，但是信号强，传输速度快，通讯服务质量更高。一个高通量卫星的多点波束可以多达200多个，可以覆盖很广的区域。由此可以提供超过100Gbit/s的传输容量，可以使卫星频率资源的利用率提高20信以上，系统造价却变化不大，从而极大提高系统的通信容量和性价比。

高通量卫星的用户终端体积小，携带使用更方便，并且针对宽带互联网接入等应用进行设计，可以广泛应用于电视直播、移动中继、视频分发、新闻采集、企业联网以及机载“动中通”等通讯领域。这里所说的“动中通”是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。通过“动中通”系统，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中就可以实时跟踪卫星等平台，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息。

高通量卫星优点有很多，但也有一个很明显的缺点，那就是雨衰较大。所谓“雨衰”，指的是无线电波在通过雨层的时候，因为雨滴作用而使信号衰减的现象。雨衰的大小与雨滴直径、波长的比值直接相关。高通量卫星因为工作频段较高，雨衰对信号的影响更大，这会严重影响通讯质量，当然，这可以通过采取一些措施加以解决。

把握时代脉搏的高新技术

我国的高通量卫星虽然发射的时间较晚，但是技术并不落后。卫星采用的也是超高频段多波束宽带通信系统，有26个点波束，覆盖我国东南部地区，通信总容量为20Gbit/s，可支持多用户、大容量双向载荷，在各地区通过卫星进行数据高速下载的同时，还能支持大量用户高速上传数据，让信息高速公路更加名副其实。而“实践十三号”卫星升空，也满足了乘坐高铁的旅客将来畅通无阻网上冲浪的需求。

“实践十三号”卫星研发团队先后突破了多波束宽带系统设计、天线反射器型面精度控制和天线指向精度标校等一系列技术难题，整体达到了国际先进技术水平。同时，还首次在这颗卫星上搭载激光通信系统。

卫星在服役期间，由于受到微薄的空气阻力和地球引力等影响，轨道会发生变化，此时安装的卫星推进系统就开始发挥作用了，通过推进系统可以调整卫星的位置，保证按照预定轨道运行。我国此前发射的卫星，采用的都是化学燃料推进系统，这种推进系统最大的缺点就是卫星负载太重，属于自带“干粮”。按照卫星的使用寿命15年计算，消耗的化学燃料为675千克。而采用电力推进系统，就能解决卫星负载大的难题，电力推进系统的功率是化学燃料推进系统的10倍，而自重才90千克。我国发射的“实践十三号”高通量卫星是采用离子电推进系统，属于国内首次应用。根据业内专家介绍，应用电推进系统已成为国际通信卫星是否先进的标准，业内已形成普遍共识，没有电推进系统的卫星缺乏竞争力。

预计到2023年，全球对高通量卫星的通信容量需求将超过1000Gbit/s，高通量卫星容量租用销售收入将超过20亿美元，是一个飞速增长的朝阳市场。我国的科学家们能够紧紧把握时代脉搏，在卫星通讯领域一路高歌，并引领技术前沿，彰显了力量和智慧。相信在不远的将来，高通量卫星将会为国家进步和社会发展创造出更多的奇迹。

（责任编辑：司明婧 责任校对：曹伟）endprint