中国版海事卫星来了!天通一号升空 实现通信无缝覆盖
2016-08-07 10:38:17   来源:中国科技网
内容摘要
中国卫星移动通信系统首发星、被誉为中国版的海事卫星的天通一号01星,2016年8月6日在西昌卫星发射中心顺利升空。天通一号的研制在2008年“5·12”地震后提上日程,首要任务是确保我国遭受严重自然灾害时的应急通信,填补国家民商用自主卫星移动通信服务的空白。

由航天科技集团公司五院研制的中国卫星移动通信系统首发星、被誉为中国版的海事卫星的天通一号01星,2016年8月6日在西昌卫星发射中心顺利升空并进入距离地球约三万六千公里的地球同步轨道。

这标志着中国迈入了卫星移动通信的“手机时代”。

确保灾后应急通信 实现通信无缝覆盖

天通一号01星是一颗大容量地球同步轨道移动通信卫星,可以为车辆、飞机、船舶和个人等移动用户提供语音、数据等通信服务,优势在于终端的小型化、手机化。

天通一号的研制在2008年“5·12”地震后提上日程,首要任务是确保中国遭受严重自然灾害时的应急通信,填补国家民商用自主卫星移动通信服务的空白。此前,中国遭受地震、洪水等自然灾害时,往往需要租用国外卫星电话。

与地面移动通信系统相比,天通一号有哪些本领?

地面移动通信系统受基站覆盖区域所限,很难在边远山区、沙漠戈壁、森林等地区实现通信全覆盖。天通一号则不受地形等因素影响,可以自上而下实现对海洋、山区和高原等地的无缝覆盖,对海上石油勘探开采、森林防护等通信能力提升有重要帮助。而且,天通一号工作频段信号传输损耗小,有利于终端设备的小型化,便于携带。

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进入地球同步轨道移动通信俱乐部

“天通一号卫星的技术指标与能力水平达到国际第三代移动通信卫星水平。它的成功发射标志着中国正式进入地球同步轨道移动通信卫星俱乐部。”五院天通一号卫星总设计师陈明章说。

天通一号引入三维数字化设计,采用单机集成设计、混合集成电路等技术,集成多种信息处理功能。一台单机就可以执行过去多台单机才能完成的任务,有效提高了卫星效能。

此外,天通一号的研制成功使得目前中国现役的主流通信卫星平台——东方红四号卫星平台的能力得到进一步提升与扩展。

“天通一号卫星的设计能力、平台技术、载荷技术、基础元器件、原材料和地面仿真实验验证技术,达到了较高的水准。其具有自主知识产权的天线技术以及元器件、原材料、设计验证方法等,可以广泛应用到其他型号的卫星研制中去。”五院天通一号卫星总指挥边炳秀说。

攻克多项关键技术

作为中国首颗移动通信卫星,天通一号关键技术多,难度大。经过五年多的技术攻关,科研人员攻克了多项关键技术,实现了中国移动通信卫星技术的重要突破。

比如,低无源互调(PIM)技术是卫星系统关键技术之一,也是当今国际宇航界共同关注的技术难题。无源互调指天线在大功率发射的同时由于天线接收灵敏度高,产生的杂波会落入接收通道,形成自身干扰,严重影响通信能力。为此,项目团队历经艰苦攻关完成了国际首次整星级无线PIM试验,满足任务要求,标志着中国这一技术达到国际领先水平。

据预计,中国移动通信卫星系统的终端用户十年内将超过300万,服务范围涵盖灾难救援、个人通信、海洋运输、远洋渔业、航空客运、两极科考、国际维和等方方面面。中国电信集团正在研制一款具有特殊移动通信业务的手机。带上它,无论你走到天涯海角,都可以实时与家人朋友通话、短信、上网、视频交流等。

“‘十三五’期间,中国还将进一步提升卫星移动通信服务容量和覆盖区域,实现卫星移动通信的规模化应用与运营,为国家‘一带一路’空间信息走廊建设与应用搭建重要的支撑平台。”五院通信卫星事业部周志成说。


中国科学家将发射世界首颗“量子卫星”

据报道,中国科学家将发射世界首颗“量子卫星”,这有朝一日或许有助于建立一个极其安全的全球通信网络。

据了解,一个重达1300磅的航天器中,含有一块能够产生纠缠光子对的晶体,这些光子对将被发射到中国和奥地利的地面卫星接收站中,从而形成一个“密钥”。

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另据报道,这颗卫星计划于本月晚些时候在酒泉卫星发射中心进行发射。如果这一为期两年的研究任务的初期实验能够获得成功,那么可能很快会再发射多颗卫星。而研究人员也正在努力证明粒子即使相距极远——这个研究的实验距离约合1200公里——也能够继续保持纠缠状态。

此前为证明量子通信所做的研究显示,这一距离最长为180英里出头。现在科学家们希望,太空中的光子传播能够将这一距离变得更长。《自然》杂志解释说,通过空气和光纤时,光子会被分散或吸收,这给脆弱的量子态的保持带来了挑战。但是光子在太空中的传播却更为顺畅,实现此等距离的量子通信将使建立安全的全球通信网络成为可能,而通信双方能够使用一个共享的密钥进行交流。


卫星移动通信发展的新路径

一直以来卫星移动通信在中国的发展一直裹足不前,尤其在与地面蜂窝系统的交锋中,迅速败下阵来。然而由于卫星移动通信的不可替代性,它正受到越来越多的关注。

“卫星移动通信不是没有市场,只是要经历一个市场培育期。”中国卫星通信集团公司科学技术专家委员会副主任闵长宁称,“建设卫星移动通信系统投资巨大,虽然前期需要国家来扶持,但后期完全能够盈利。”

提到卫星移动通信不得不让人想起怀揣高科技梦想却最终破产的铱星计划。铱星的陨落似乎是卫星移动通信发展的一个永远解不开的结。它的失败似乎向人们证明了卫星移动通信的市场需求不足,难以实现盈利。中国人民解放军总参谋部通信部原副部长杨千里表示,相比地面蜂窝通信系统,卫星移动通信在商业化运作方面的确优势不足,但这并不表示卫星通信没有市场。中国应该吸取国外卫星移动发展的教训,不要急功近利。

也许正是因为高额的成本和较小的市场规模,卫星移动通信在中国的发展缓慢,远没有地面蜂窝通信那样受追捧。中国卫星移动通信之路应该怎么走?卫星移动通信系统究竟能否盈利?随着卫星移动通信在国民经济中扮演越来越重要的角色,这些问题的答案也逐渐清晰起来。

发展关乎国家利益

玉树地震发生后,中国电信在玉树州玉树县建设的48部“村村通”卫星电话迅速作出反应,第一时间向外界发出灾情信息,让信息迅速传向全省乃至全国各地,对通报灾情、指挥救援发挥了重大作用。玉树地震又一次告诉人们,在灾后重建中,政府部门要高度重视发展卫星应急通信。

中国疆域辽阔,人口分布不均匀,还是一个多灾害的国家,在抢险、救灾等应急通信方面,仅靠地面移动网络是远远不够的。由于成本和技术的原因,不可能到处布设移动基站或光纤网,尤其是对于边远地区、山区、沙漠、海岛、戈壁、大草原等地区。卫星移动通信系统可以弥补地面移动网的不足,又可以作为地面移动网的延伸。

另外,中国于2004年7月申报的S波段频率资源即将到期。根据国际电联规定,卫星移动业务常用频段的申请和使用均需履行“先登先占”程序,即先申报者优先使用。闵长宁表示,由于网络的启用存在期限,唯有启用这些网络才能将这些纸上的频率申请转化为真正的国家战略资源。

卫星移动通信正逐渐走出铱星陨落的阴霾,在应急通信等领域发挥着地面移动通信不能代替的作用。杨千里称,卫星移动通信的建设要从国家的利益出发。从满足国家减灾救灾、应急通信、国防信息化等涉及到国家安全、公共利益等方面需求的角度来看,建设卫星移动通信系统是非常必要的。

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盈利是最终目标市场需要培育

在市场经济环境下,卫星移动通信发展单纯依靠国家补贴是难以维持的,自身盈利才是避免铱星悲剧再次发生的根本。

为评估中国对卫星移动通信的需求究竟有多大,日前,中国卫星通信集团公司派工作组赴浙江、西藏、海南、四川、新疆等地,对国家海洋渔业和渔政、减灾、应急等方面的卫星移动需求进行了调研。调研结果表明,未来10年内,卫星移动用户将达百万,对卫星移动通信链路的需求将达到近10000条。

参与调研的闵长宁表示,在调研之前,大家都没有想到需求会这么大,调研后我们对卫星移动通信系统的前景更加有信心了。从调研结果来看,卫星移动通信系统的民用需求是很大的,长远来看,盈利是没有问题的。但潜在需求并不等同于市场需求,市场是需要一个培育、发展的过程。

当被问及卫星移动通信的市场需求时,杨千里表示,卫星移动通信市场也许会比较大,但不会非常大。卫星终端的体积要比手机大两到三倍,在通信费用上也不占优势。因此,卫星移动通信应充分发挥其与地面通信系统的互补作用,不应急于盈利。

打破对国外依赖建设自主系统

目前,中国尚未拥有自主的卫星移动通信系统。中国电信集团卫星通信有限公司运行维护支撑中心某高级工程师称,中国电信使用的卫星通信系统都是租用国外的,使用起来有很多的限制。目前希望中国能自主研发一套卫星移动通信平台的呼声很高。

据了解,全世界很多国家都在竞相发展各种类型的卫星移动通信系统,以满足天地一体化的无缝覆盖通信服务。典型的系统包括铱星系统(IridiumSystem)、全球星系统(GlobalstarSystem)、亚拉瑟系统(ThurayaSystem)、亚洲蜂窝卫星系统(ACeSSystem)、海事卫星系统(InmarsatSystem)。在中国汶川地震中起到关键作用的卫星电话使用的就是海事卫星系统。

闵长宁长期关注国外卫星移动通信系统发展,他称,国外的经验给中国的卫星移动通信系统建设带来了三个启示:在系统层面,国外系统的轨道方案无一不是从具体的覆盖和通信需求出发进行选择和设计,中国移动通信卫星系统的轨道方案设计也必须根据中国的地理位置、国土面积,以及目前境内外军用和民用通信的具体需求而定。在应用层面,国外发展趋势中非常重要的一点就是宽窄带融合、多业务多服务对象、可以灵活配置。这些趋势对中国卫星移动通信系统的发展具有十分重要的借鉴意义。在技术层面,从国外各种卫星移动通信系统的发展我们看到,采用最先进的技术并不一定导致系统运作的成功,相反可能带来实现难度大,技术完善周期长等缺点。科学的途径应该是在深入跟踪国外技术发展趋势的同时,注意与中国的实际设计制造水平相匹配。

杨千里表示,发展中国的卫星移动通信系统应该从中国国情出发。整体来看,中国大部分卫星通信业务集中于境内及周边,建设一个48颗卫星的低轨星座系统成本非常高,而所能利用的仅仅是你所在区域上方的卫星,而其他地方的利用率是很低的。因此,依据中国的国情应当先发展区域性卫星系统。

目前,中国卫星移动通信集团公司的卫星移动通信系统已经进入项目申报阶段,项目的第一阶段设计思路是:星上采用透明转发方式;满足包括手持终端的移动通信需求;全网可自动漫游;可实现最佳路由连接;与地面GSM网能够互操作,系统支持5000路话音信道,50万以上的终端用户。闵长宁表示,未来五年内,系统的运行至少需要一至两颗卫星。 


中国首个高通量宽带卫星通信系统启动建设

近日,中国航天科技集团公司与深圳市人民政府共同举行高通量宽带卫星项目签约暨亚太卫星宽带通信(深圳)有限公司成立仪式,这标志着中国首个高通量宽带卫星通信系统正式启动建设。

据悉,亚太卫星宽带通信公司由亚太卫星公司联合国内社会资本发起成立。根据协议内容,该公司将投资建设国际一流“高通量宽带卫星通信系统”。

据亚太卫星公司总裁程广仁介绍,中国首个全球卫星宽带通信系统总投资近100亿元。亚太卫星宽带通信公司计划于2018年底发射第一颗高通量宽带卫星,2019年开展亚太地区卫星通信运营服务。到“十三五”末期,该公司还将再发射两颗服务于美洲地区和欧非地区的高通量宽带卫星,组成全球宽带卫星通信系统。

据悉,“十三五”期间,中国将建起一个全天候、安全可靠、自主可控的全球卫星宽带通信系统。在服务于国家“一带一路”战略和海外发展战略的同时,面向国内外航空机载、海事船载和陆地移动业务客户,提供高通量卫星资源和卫星宽带通信服务。

随着移动互联时代的到来,如何让人们在传统卫星无法达到的地方享受到更便捷的通讯服务,高通量宽带卫星作为容量比较大、成本比较低的卫星资源是一种很好的选择。“宽带卫星通信系统所采用的高通量宽带卫星,比常规通信卫星高出数十倍容量,借助于高通量宽带卫星,可以更好地为一些过去无法提供通信服务的海上和空中,乃至偏远地区提供更好的服务。”程广仁介绍道。

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目前,高通量宽带卫星通信的应用领域,已面向千家万户的宽带接入服务、企业联网、移动运营商的基站中继和应急备份、机载车载船载“动中通”通信,高清视频采集和分发、区域性卫星电视直播等。

中国航天业近期动作频频,布局正在加速。中国科学院之前公布中国空间引力波探测计划。在中国,空间引力波探测已被列入中国科学院制订的空间2050年规划。空间引力波太极计划涉及学科领域和前端技术广泛,包括物理学、天文学、宇宙学、天体物理、空间科学、光学,以及精密测量、航天技术、导航与制导、飞行器与轨道设计等,需要发展空间超远距离超高精度激光测量、超高灵敏度惯性传感器,以及超高精度卫星无拖曳控制等下一代高端空间技术。

国防科工局、国家航天局近日召开媒体通气会,国防科工局总工程师田玉龙介绍,未来5至10年,全面完成中国载人航天、月球探测、高分辨率对地观测系统、卫星导航定位系统等重大科技专项建设任务,加快实施以火星探测为重点的深空探测工程,启动研制中国重型运载火箭工程,加快推进天地一体化信息网络,空间飞行器在轨服务与维护系统等航天重大项目实施,取得一批空间科学原创性成果。未来中国的火星探测计划将实现绕火星、落火星、巡火星的“三步”并“一步”,到2020年,中国火星探测计划将实现大跨度的挑战。

值得关注的是,在2016年的宇航发射任务中,有15次为重大专项任务或首飞任务。载人航天工程要完成长征七号首飞、神舟十一号载人飞船和天宫二号空间实验室的发射任务,备受各方瞩目。北斗卫星导航系统建设将完成两颗北斗卫星发射任务,确保区域导航系统稳定运行。高分专项将发射高分三号卫星,进一步完善中国高分辨率对地观测系统建设。长征五号运载火箭将首飞,这对于探月工程后续任务的推进和空间站工程的实施更具有重要意义。

国金证券研报显示,运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网三大工程将中国航天工业未来发展的重点,市场规模在“十三五”末有望达到8000亿元以上。A股中航天动力、航天机电、中国卫星等上市公司,涉及航天技术研发相关业务。

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