我國第一顆地球同步軌道移動通信衛(wèi)星天通一號01星在長征三號乙運載火箭的托舉下呼嘯升空。
天通一號01星是我國首顆移動通信衛(wèi)星，它將為我國國土及周邊海域的各類手持和小型移動終端設(shè)備提供語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)，其成功發(fā)射標(biāo)志著我國進入到了衛(wèi)星移動通信的手機時代，填補了國內(nèi)空白，具有重要的里程碑意義。
30多年的夙愿
天通一號衛(wèi)星的用戶終端可以實現(xiàn)小型化、手機化。
對于我國這樣一個幅員遼闊、人口分布不均、自然災(zāi)害頻發(fā)的大國來說，發(fā)展衛(wèi)星移動通信是必然要求。
從1984年發(fā)射第一顆試驗通信衛(wèi)星東方紅二號至今，我國已經(jīng)發(fā)射了20余顆通信衛(wèi)星。天通一號01星跟家族的其他兄弟不太一樣，它是一顆移動通信衛(wèi)星，不但能夠為大型的移動用戶，如船舶、飛機及車輛等提供通信服務(wù)，還能為手持終端提供通信服務(wù)。
由于移動通信衛(wèi)星具有覆蓋區(qū)域廣、不受地理障礙限制和終端設(shè)備體積小等優(yōu)點，其發(fā)展和應(yīng)用越來越受到各國的重視。
地面移動通信系統(tǒng)由于受到地面基站覆蓋區(qū)域的限制，往往邊遠山區(qū)以及戈壁、森林等地區(qū)不能實現(xiàn)通信的全覆蓋。
據(jù)統(tǒng)計，全國地面移動通信覆蓋率嚴(yán)重不足，但對于“站得高，看得遠”的移動通信衛(wèi)星而言，就不存在這一問題了。
天通一號01星總設(shè)計師陳明章告訴記者：“在地面段，天通一號衛(wèi)星的用戶終端可以實現(xiàn)小型化、手機化?！?/p>
為了讓記者更加直觀了解用戶終端的大小，陳明章翻出手機相冊中天通一號衛(wèi)星手機式終端和一般通信衛(wèi)星小型化終端的照片。
記者看到，天通一號衛(wèi)星手機式終端的尺寸和日常使用的智能手機基本相同，而一般通信衛(wèi)星的小型化終端的尺寸與家用兩門冰箱相仿。
終端設(shè)備尺寸和體積大幅減小的背后是移動通信衛(wèi)星的技術(shù)高門檻。我國從萌生設(shè)計這種衛(wèi)星的想法到真正實現(xiàn)，一走就是30多年。
在上世紀(jì)90年代初期，以童鎧院士為代表的航天人在我國地面移動通信系統(tǒng)蓬勃發(fā)展時就對衛(wèi)星移動通信做了專題研究，分析了衛(wèi)星移動通信與地面移動通信對我國國民經(jīng)濟建設(shè)、國家安全的影響，認(rèn)為對于我國這樣一個幅員遼闊、人口分布不均、自然災(zāi)害頻發(fā)的大國來說，發(fā)展衛(wèi)星移動通信是必然要求。
2008年的汶川大地震讓我國深刻感受到了發(fā)展移動通信衛(wèi)星的必要性和緊迫性。大地震爆發(fā)后，災(zāi)區(qū)通信中斷、道路不通，汶川成了一座孤島。掌握災(zāi)區(qū)第一手信息對展開后續(xù)救援工作極為重要，由于當(dāng)時沒有國產(chǎn)移動通信衛(wèi)星，國際海事通信衛(wèi)星發(fā)揮了很大的作用。
汶川大地震之后，我國立即啟動了自主移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)的立項論證，決心填補移動衛(wèi)星通信領(lǐng)域的空白。2010年，該項目正式立項，并得到了政府專項基金的支持。
關(guān)鍵技術(shù)多、難度大
天通一號的載重比是目前東方紅四號衛(wèi)星平臺中最低的。
新型天線靈敏度高、可收縮，無源互調(diào)(PIM)指標(biāo)達到要求。
我國進入地球同步軌道移動通信衛(wèi)星俱樂部。
天通一號基于我國成熟的東方紅四號衛(wèi)星平臺研制，它的研制成功讓東四平臺的能力得到了進一步提升和擴展。
陳明章解釋說：“由于衛(wèi)星采用了新型天線、單機集成技術(shù)等新設(shè)備和新技術(shù)，衛(wèi)星的載重比、散熱能力等均實現(xiàn)了突破，這也是進一步挖掘了東方紅四號平臺的潛力?！?/p>
載重比是衡量衛(wèi)星性能的重要指標(biāo)之一，目前有兩種解釋：一種是衛(wèi)星有效載荷與整星發(fā)射質(zhì)量的比;一種是載荷重量與轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量的比。
現(xiàn)在，較為通用的是第二種解釋，它直接反映了單路轉(zhuǎn)發(fā)器的效能，其重量越小，衛(wèi)星的效能越高，可創(chuàng)造的經(jīng)濟價值就越大，因此，載重比數(shù)值越小越好。而天通一號的載重比是目前東方紅四號衛(wèi)星平臺中最低的。
作為我國首顆移動通信衛(wèi)星，天通一號關(guān)鍵技術(shù)多，難度大。新型天線技術(shù)則是重中之重。
“采用新型天線是當(dāng)今國際移動通信衛(wèi)星的主流做法，也是移動通信衛(wèi)星的一個重要特征?！标惷髡赂嬖V記者。
運行在離地面3萬多公里高的衛(wèi)星要接收到尺寸像手機大小的手持式地面終端發(fā)出的信號，衛(wèi)星天線就要有很高的靈敏度。天線接收范圍越大，靈敏度也越高，發(fā)射功率也越大，越利于小型地面終端接收信號。
目前，國際移動通信衛(wèi)星普遍采用新型天線，天通一號的天線也是如此
。陳明章介紹說：“新型天線采用可收縮設(shè)計，收起來時尺寸很小，而工作尺寸則是收起來的好幾倍，展開之后非常壯觀?！?/p>
大部分運載火箭的整流罩直徑都在一定范圍之內(nèi)，采用新型天線才可能騰出空間，將更多的載荷裝入有限的空間內(nèi)。
經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，新型天線技術(shù)這一“攔路虎”被項目團隊成功拿下。
無源互調(diào)(PIM)是新型天線的主要難題，具體來說，天線在大功率發(fā)射的同時由于接收靈敏度高，發(fā)射時產(chǎn)生的雜波會落入接收通道，形成自身干擾，嚴(yán)重影響通信能力。舉個例子，如果PIM問題不解決，原本可以同時支持5000路通話的衛(wèi)星，可能只能同時支持500路通話甚至更低。
低PIM技術(shù)是移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是當(dāng)今國際宇航界共同關(guān)注的國際性技術(shù)難題，目前尚無法依靠設(shè)計手段解決，只能依靠試驗、驗證技術(shù)來驗證，國際上也如此。陳明章坦言：“PIM問題一直困擾著項目團隊，在整個研制過程中，項目團隊在這個問題上花了大量的時間和精力?！苯?jīng)過項目團隊多年艱苦攻關(guān)，解決無線PIM試驗難題，標(biāo)志著我國這一技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平。
從技術(shù)層面上講，天通一號衛(wèi)星01星的發(fā)射成功標(biāo)志著我國進入了地球同步軌道移動通信衛(wèi)星俱樂部，表明我國在衛(wèi)星設(shè)計制造能力、平臺技術(shù)、載荷技術(shù)、基礎(chǔ)元器件、原材料和地面仿真實驗驗證技術(shù)方面達到了較高水準(zhǔn)，不僅將有力提升我國后續(xù)同類衛(wèi)星的研制水平，相關(guān)技術(shù)還可以廣泛應(yīng)用到其他型號中。
應(yīng)用和市場前景廣闊
漁民可在海上與陸地或海上其他船只進行聯(lián)系，為人身安全增添保障;個人乘坐飛機時，可方便上網(wǎng)。
“十三五”期間，我國還將發(fā)射多顆天通一號衛(wèi)星。
移動通信技術(shù)具有全球覆蓋、一次性投入少、維護成本低等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對海洋、山區(qū)和高原等地區(qū)近乎無縫的覆蓋，因此，天通一號除了可以用于發(fā)生自然災(zāi)害時應(yīng)急通信外，還可以廣泛應(yīng)用于個人通信、海洋運輸、遠洋漁業(yè)、航空救援、旅游科考等各個領(lǐng)域，具有重要的領(lǐng)域應(yīng)用價值和商用價值。
天通一號衛(wèi)星01星總指揮邊炳秀舉例說：“拿漁業(yè)來說，天通一號衛(wèi)星01星覆蓋區(qū)域包括東海、南海等漁民經(jīng)常作業(yè)的海域，如果漁民配備了其手持移動終端，他們在汪洋大海上也可以很方便地跟陸地或海上其他船只進行聯(lián)系，還可以和家人進行通話，特殊情況下可以向有關(guān)部門反映情況，為人身安全增添一份保障?！?/p>
天通一號在個人應(yīng)用方面也能發(fā)揮很大的作用，在不久的將來，我們在乘坐飛機長途旅行時就可以借助天通一號的高速率數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，方便地進行網(wǎng)上辦公或者與朋友進行微信聊天。
據(jù)估計，2025年前，我國移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)的終端用戶將超過300萬，市場前景非常廣闊。
在國家推動“一帶一路”戰(zhàn)略的背景下，航天參與“一帶一路”戰(zhàn)略成為近年來的一個熱點話題?！耙粠б宦贰睉?zhàn)略重要目標(biāo)之一就是實現(xiàn)信息領(lǐng)域的互聯(lián)互通?？梢云诖?，能提供短報文服務(wù)、支持語音和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的天通一號衛(wèi)星系統(tǒng)有可能是最早覆蓋“一帶一路”的衛(wèi)星系統(tǒng)。
“‘十三五’期間，我國還將發(fā)射多顆天通一號衛(wèi)星，進一步提升衛(wèi)星移動通信服務(wù)容量和覆蓋區(qū)域，從我國周邊地區(qū)如亞太地區(qū)進行拓展，形成星地一體融合的區(qū)域移動通信體系，實現(xiàn)衛(wèi)星移動通信的規(guī)?；瘧?yīng)用和運營，為國家‘一帶一路’戰(zhàn)略空間信息走廊建設(shè)與應(yīng)用搭建重要的支撐平臺?！边叡阕院赖卣f。陳明章坦言：“PIM問題一直困擾著項目團隊，在整個研制過程中，項目團隊在這個問題上花了大量的時間和精力?！苯?jīng)過項目團隊多年艱苦攻關(guān)，解決無線PIM試驗難題，標(biāo)志著我國這一技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平。
從技術(shù)層面上講，天通一號衛(wèi)星01星的發(fā)射成功標(biāo)志著我國進入了地球同步軌道移動通信衛(wèi)星俱樂部，表明我國在衛(wèi)星設(shè)計制造能力、平臺技術(shù)、載荷技術(shù)、基礎(chǔ)元器件、原材料和地面仿真實驗驗證技術(shù)方面達到了較高水準(zhǔn)，不僅將有力提升我國后續(xù)同類衛(wèi)星的研制水平，相關(guān)技術(shù)還可以廣泛應(yīng)用到其他型號中。
應(yīng)用和市場前景廣闊
漁民可在海上與陸地或海上其他船只進行聯(lián)系，為人身安全增添保障;個人乘坐飛機時，可方便上網(wǎng)。
“十三五”期間，我國還將發(fā)射多顆天通一號衛(wèi)星。
移動通信技術(shù)具有全球覆蓋、一次性投入少、維護成本低等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對海洋、山區(qū)和高原等地區(qū)近乎無縫的覆蓋，因此，天通一號除了可以用于發(fā)生自然災(zāi)害時應(yīng)急通信外，還可以廣泛應(yīng)用于個人通信、海洋運輸、遠洋漁業(yè)、航空救援、旅游科考等各個領(lǐng)域，具有重要的領(lǐng)域應(yīng)用價值和商用價值。
天通一號衛(wèi)星01星總指揮邊炳秀舉例說：“拿漁業(yè)來說，天通一號衛(wèi)星01星覆蓋區(qū)域包括東海、南海等漁民經(jīng)常作業(yè)的海域，如果漁民配備了其手持移動終端，他們在汪洋大海上也可以很方便地跟陸地或海上其他船只進行聯(lián)系，還可以和家人進行通話，特殊情況下可以向有關(guān)部門反映情況，為人身安全增添一份保障?！?/p>
天通一號在個人應(yīng)用方面也能發(fā)揮很大的作用，在不久的將來，我們在乘坐飛機長途旅行時就可以借助天通一號的高速率數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，方便地進行網(wǎng)上辦公或者與朋友進行微信聊天。
據(jù)估計，2025年前，我國移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)的終端用戶將超過300萬，市場前景非常廣闊。
在國家推動“一帶一路”戰(zhàn)略的背景下，航天參與“一帶一路”戰(zhàn)略成為近年來的一個熱點話題?！耙粠б宦贰睉?zhàn)略重要目標(biāo)之一就是實現(xiàn)信息領(lǐng)域的互聯(lián)互通?？梢云诖芴峁┒虉笪姆?wù)、支持語音和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的天通一號衛(wèi)星系統(tǒng)有可能是最早覆蓋“一帶一路”的衛(wèi)星系統(tǒng)。
“‘十三五’期間，我國還將發(fā)射多顆天通一號衛(wèi)星，進一步提升衛(wèi)星移動通信服務(wù)容量和覆蓋區(qū)域，從我國周邊地區(qū)如亞太地區(qū)進行拓展，形成星地一體融合的區(qū)域移動通信體系，實現(xiàn)衛(wèi)星移動通信的規(guī)?；瘧?yīng)用和運營，為國家‘一帶一路’戰(zhàn)略空間信息走廊建設(shè)與應(yīng)用搭建重要的支撐平臺。”邊炳秀自豪地說。