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中国研成低轨道通信卫星 可用于战时应急响应

26日,清华大学与信威集团联合宣布:我国首颗低轨移动通信卫星——灵巧通信试验卫星(以下简称“灵巧”)已完成全部在轨测试试验,工程任务取得圆满成功。

业内人士称,这颗“民营”卫星的试验成功,不仅标志着我国低轨移动通信卫星技术取得重要突破、为建设星座通信系统迈出关键一步,也开创了民营企业与高校协同创新、参与航天通信事业的新模式。

面向国家战略需求,民企与高校共同试水航天通信

据介绍,灵巧通信试验卫星重约130公斤、在高度约为800公里的太阳同步轨道上运行。

据悉,地面移动通信系统只适于在人口较为密集的区域使用,对于地球上大部分人烟稀少的地区则使用困难。为实现在地球上任何地方的即时通信,自上世纪90年代后期,美国先后发射了上百颗低轨移动通信卫星,组建了包括铱星、全球星在内的星座通信系统,并在商业和军事等领域广泛应用。

然而,由于没有自己的低轨道通信卫星,目前我国80%以上陆地面积、95%以上海洋面积的通信网络覆盖仍然面临难题,渔民出海、远洋航行、山区林区作业尚无廉价而有效的通信手段。因此,通过自主创新,建立自主可控、安全和可持续发展的星座通信系统,已成为我国迫在眉睫的战略需求。同时,星座通信系统需要有数十颗卫星联合“作战”,才能实现通信的全覆盖。因此,建立星座通信系统不仅投资巨大,而且技术难度大、风险性高。

面对巨大的国家需求和诸多现实困难,2010年10月,清华大学和信威集团联合成立了“清华大学—信威通信空天信息网络技术联合研究中心”(以下简称“联合中心”),启动了“灵巧”研制工程。该工程以开展通信小卫星创新设计和低轨移动通信创新技术试验为主要任务,实现星载智能天线、星上处理与交换、天地一体化组网、小卫星一体化集成设计等多项创新技术,为支撑发展星座通信系统打下基础。

主要指标优于在轨的国际同类卫星

“这颗试验卫星的研制难度极大。”据“灵巧”工程任务负责人、联合中心主任陆建华介绍,通信小卫星一体化设计面临复杂的电磁干扰、能源、结构、控制等一系列难题;智能天线技术应用于卫星在国内外尚无先例;从卫星发射任务确立到卫星出厂只有不到一年的时间,研制周期非常短。此外,从卫星设计、技术试验、生产制造等各个环节的技术及计划流程管理,都面临很多挑战。

为此,清华大学和信威集团组建了研发团队,开展技术攻关。历经4年,今年9月4日,“灵巧”在酒泉卫星发射中心成功搭载发射。之后,清华大学与信威通信联合团队又完成了灵巧通信试验卫星工程任务。

10月21日,由第三方权威部门组织的专家完成了对“灵巧”的测试和鉴定。

鉴定结果显示,“灵巧”的移动通信载荷可同时形成15个动态多波束,通信覆盖区直径约2400公里;实现了覆盖区内卫星手持终端语音业务、数据业务和移动互联网业务,主要指标优于国际上现有的低轨移动通信在轨卫星的最好水平。

据介绍,这次工程任务通过探索复杂机电磁环境下的通信小卫星设计方法、基于在轨大规模计算处理的空间智能通信方法、高集成度软硬件协同设计方法,有效提升了通信小卫星的应用能力和性价比。灵巧通信试验卫星大量采用工业级商用器件(占85.78%)和国产器件(75.95%),探索了自主可控的小卫星可持续发展之路。

2019年前后建成星座通信系统、为全球用户服务

“‘灵巧’工程不仅出了一大批‘硬’成果,也取得了宝贵的‘软’成果。”陆建华说,这个“软”成果,就是高校与民营企业合作、产学研协同创新驱动卫星通信发展的新模式。

据介绍,清华大学联合了多个相关院系,多学科交叉、与企业协同创新。该卫星、地面站及终端系统,将为清华大学相关学科的发展提供良好的教学科研平台,为空天信息交叉学科的可持续发展提供有力支撑。

同时,“‘灵巧’工程的成功实施,为民营企业参与航天事业发展探索了新的创新模式。”信威集团董事长王靖告诉记者,“这表明,在国家有关部门的大力支持下,中国的民营企业完全有能力在包括空天信息技术在内的航天事业中做出自己的贡献。”

据透露,清华大学和信威集团力争在三年左右完成“一箭四星”的发射任务,在2019年发射多颗低轨移动通信卫星,初步建成我国自主可控、可持续发展的星座通信系统。届时,我国的星座通信系统将覆盖除南北极之外的全球各个角落,全世界消费者将能享受到不受地点和时间限制、质优价廉的全球通信和移动互联网服务。

另据环球网报道

灵巧通信试验卫星技术跻身世界领先行列

2013年,全球一共成功发射208个航天器,大幅超过1990年173个的历史最高纪录,成为航天器发射数量最多的一年,其中重要原因就是有大量小型卫星升空,发射质量低于500公斤的小卫星占全部航天器数量的63%,质量小于10公斤的航天器数量达到92个,占全部航天器数量的44%,同比增长2.5倍。

中国也加入到这一孕育全球未来航天发展的变革之中。2014年9月4日,中国首颗低轨移动通信卫星——灵巧通信试验卫星在酒泉卫星发射中心成功搭载发射。之后,联合研究中心开展了大量的卫星在轨测试试验,成功实现手持卫星终端通话、手持卫星终端与手机通话、互联网数据传输、电磁频谱监测定位等任务。

据介绍,这颗试验卫星重量约130公斤,运行在高度约为800公里的太阳同步轨道,通信覆盖区直径约为2400公里,电磁频谱监测区直径1000公里。经过专家的评估,主要指标优于国际上现有的低轨移动通信在轨卫星的最好水平。

信威通信公司董事长王靖在发布会上披露,未来三年将发射“一箭四星”,未来还将组成由几十颗星组成的全球无缝覆盖的通信卫星星座。在回答何时将完成星座组网的提问时,王靖表示,“有望在共和国70岁生日之际,献上一个大蛋糕”。

“灵巧”卫星星座优势巨大

灵巧通信试验卫星除了它是中国首颗低轨移动通信卫星之外,它只有130公斤的小卫星身份也是引发关注的重要原因。小型卫星现在主要用在对地观测、深空探测、科学与技术试验等各个领域,在军事上也有重要作用,因为它能快速研制、快速发射,及时投入使用,因而能满足战时的特殊要求。

中国航天专家庞之浩26日向《环球时报》记者介绍称,与大卫星相比,单颗小卫星的功能相对较低,但用多颗小卫星等按一定要求分布在一种或多种轨道上,共同合作完成某项空间飞行任务,就可获得更大的价值。通过多颗低轨小卫星组成的星座,能同时获得高空间分辨率、高时间分辨率,增加覆盖面,减少信号衰减等,大幅提高空间系统的生存能力和空间体系的弹性,实现单颗大卫星难以实现的功能和性能。所以,星座组网正成为小卫星发挥效能的重要途径。美国第二代“全球星”星座已完成部署,“铱星”星座和“轨道通信”星座也即将更新换代。这些星座大多通过星间链路连接成一个整体,能进行全球无缝隙通信,满足全球个人通信的需求。

灵巧通信试验卫星工程任务负责人陆建华表示,中国80%以上的陆地和95%以上的海洋面积的通信覆盖仍然面临难题,渔民出海、远洋航行、山区林区作业尚无廉价而有效的通信手段。灵巧通信试验卫星工程有助于加速我国星座通信网络的建设,并在此基础上提供不受地点和时间限制的,低成本、百姓用得起的全球通信和移动互联网服务。

通信小卫星可用于战时应急响应

美国一直在推进通讯小卫星的快速响应,甚至是战时特定区域的快速发射展开。在回答《环球时报》记者有关中国未来是否会将这种小型通信卫星用于汶川级别的特大自然灾害的应急救灾的问题时,陆建华认为,这种可能性是存在的。对于多少天能够实现快速发射展开,陆建华没有直接回答,他只是表示,9月发射的第一颗星从发射到试验应用用了一周时间,但这是第一颗星,而且是试验卫星,未来这个周期还会大大缩短,从快速发射入轨到展开应用大概只用几天时间。

在回答记者提问时,陆建华表示,我们的卫星星座未来不止可以进行通信,它与北斗还可以是一种互补关系,可以增强北斗的定位能力。在回答有关通信小卫星未来还会通过什么方式发射,是否会在中国的未来空间站中预留释放端口时,他表示,这种可能性是存在的,目前正与相关机构进行交流。

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