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揭秘实践十三号:让你的手机总在服务区!

发布时间:2017-04-17 19:08:45来源: 中国青年报编辑:赵彦

如果仅仅因为一颗卫星朴实的名字而忽略它,那可能要留下误将璞玉认作普通石头的遗憾了。实践十三号就是这样一颗卫星。

4月12日晚,实践十三号从中国西昌飞向太空。尽管它的大名读起来不是那么上口,也不像“嫦娥”“天宫”“悟空”等航天器那般形象,但这并不妨碍它成为21世纪互联网高度发达社会里一颗接地气的卫星——

实践十三号是通信卫星,一颗迄今为止中国最先进的通信卫星。在这个“低头族”满街横行、马斯洛层次需求理论被新兴人类用Wi-Fi“篡改”的现代社会,这颗有望改变中国人“国内航班机舱内通信上网不便、高铁列车上摇手机找信号”通信窘境的卫星,比起其他航天器似乎更能抓住普通民众的眼球。

这天晚上,人们看到这样的开场:实践十三号乘坐长征三号乙火箭直刺苍穹,安抵距离地球3.6万公里的轨道高度,打开太阳帆板,“甩开膀子”,开机干活儿。接下来的情节要交给地上的科学家来续写,待实践十三号一系列的状态调整、技术试验成熟之后,国人的上网体验也有望进入新的“实践”阶段。

“兜底”专业户

说起人造卫星,人们最为熟悉的莫过于“通、导、遥”,即通信、导航、遥感三类,这也是人造卫星应用最主要的3个方向。这其中,通信卫星似乎是最不需要过多解释的。

事实上,1970年4月24日,我国发射的第一颗人造地球卫星、开创了我国航天史新纪元的东方红一号,就属于通信广播卫星的范畴。按照国防科工局系统工程一司副司长赵坚的说法,我国通信卫星的研制也是从那时起拉开帷幕,迄今已发展四代通信卫星,在轨民用通信卫星16颗,基本形成了全球化的卫星通信服务能力。

赵坚说,通信卫星堪称当前信息社会的神经网络。一些传统通信手段抵达不了的地方,往往使用依赖通信广播卫星的卫星电话。

然而,高科技似乎还有些高冷,尚未飞到每个寻常百姓家。实践十三号卫星工程总师刘方说,我国幅员辽阔、地形复杂,在山区、沙漠、草原、海洋等地方,信息传递仍然存在盲区,同时,受我国东西部经济发展不均衡以及地理条件的限制,部分地区的宽带接入设施远远落后于其他地区——如何消除“网络鸿沟”已经是我国在信息化时代亟待解决的重要问题之一。

换句话说,目前在天上的通信卫星虽然不少,但也不能覆盖整个中国。实践十三号则当起了这个“兜底”专业户。

实践十三号卫星系统总指挥周志成表达得更为明确:我国地面无线网络信号覆盖不到或光缆宽带接入不了的地方,都可以通过实践十三号卫星方便地接入网络。

真正意义的宽带应用

之所以能有这么大的能耐,在于实践十三号是我国第一颗高通量的通信卫星。

用赵坚的话说,高通量就是提供比常规通信卫星高出数倍甚至数十倍的容量,传统通信卫星容量不到10Gbps(吉比特每秒,一种交换带宽单位——记者注),而高容量可达几十Gbps,甚至是上百Gbps。

赵坚说,实践十三号搭载了一种名为“Ka频段”的通信载荷,这在我国通信卫星史上也是首次。这颗卫星的通信总容量也因此达到20G,超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和,成为我国迄今容量最大的宽带卫星。

这在赵坚看来具有“里程碑式”的意义:实践十三号的发射,是我国卫星通信进入高通量时代的标志,也将对我国卫星通信产业的发展起到极大的促进作用——

以普通用户为例,通过终端的下载和回传速率,最高分别可以达到150Mbps和12Mbps,真正意义上实现了卫星通信的宽带应用,填补了我国在该领域的技术空白。

因为“Ka频段”通信载荷所扮演角色的重要性,科学家还把实践十三号称作我国第一颗Ka宽带通信卫星。

实践十三号卫星运控和试验应用系统总师兼总指挥唐左向就告诉记者,尽管我国通信卫星的研制与应用取得了较大的成就,但与强国相比,在卫星技术水平、产业规模等方面还有较大差距。这其中频段通信载荷的落后就是重要一环,比如,国内民商通信卫星多为传统的C、Ku频段转发器,容量有限。

相应地,Ka宽带卫星拥有更多的频段资源,是传统通信卫星的数十倍。唐左向说,随着互联网应用的日益普及、卫星通信带宽需求不断扩大,以及传统C、Ku频段轨位和频率资源的日趋稀缺,卫星通信向Ka频段宽带方向发展就成为一个必然的趋势。

唐左向告诉记者,在完成一系列在轨试验后,实践十三号卫星将更名为中星16号卫星,继续开展Ka频段宽带通信系统的应用推广。届时,实践十三号将大有可为。

刘方举了个例子,我国有超过6000万人参与徒步、登山、越野、骑行、自驾游等户外项目,但因为户外地区通信信号差甚至完全没有信号,每月有近千起迷路或失联事件发生。更重要的是,当发生地震、水灾、海啸等紧急突发事件时,如果失联,后果不堪设想。

他告诉记者,实践十三号卫星的终端小,容易装备、携带和使用,一旦配备就可与卫星建立语音、数据和视频的传输。刘方表示,尽管不能斩钉截铁地说,有了这个卫星终端就一定能把灾区的损失降至多小,但再遇到失联问题,人们不会再问:有没有一种技术可以把我的求救信号发出去?

空中上网的福音

在一些好莱坞大片里,神器加身的主人公在飞机上打电话、上网似乎是家常便饭,但这些剧情在现实中却有些遥远。据统计,我国平均每天的飞机乘客超过120万人,平均每天的铁路客运量达到760万人,但乘客的上网体验却不令人满意。

在刘方看来,这些归根结底是“动中通”技术瓶颈所致。“动中通”是指车辆、轮船、飞机等移动载体在运动过程中的卫星通信保障。但由于地面移动网络无法实现全面覆盖,或即使能覆盖、但跨越不同区域导致切换过于频繁,难以为高速交通工具提供服务。

值得期待的是,实践十三号卫星可以实现无缝“动中通”。刘方说,实践十三号卫星采用天地一体化设计理念,其中一项重要业务就是提供高速“动中通”,通过多波束无缝切换配合机载、车载或船载终端的自动跟踪捕获功能,“这些可以为航空、航运、铁路等各类交通工具上的乘客联通世界,彻底改善上网体验。”

事实上,实践十三号卫星发射升空并经过一段时间的试验之后,有关“动中通”的技术问题就可以宣告突破,用赵坚的话说,“已经具备基本的技术能力”。不过,要真正实现在飞机、高铁上的应用,还需要技术之外的工作跟上,比如应用服务、使用场景以及安全管控等工作。

赵坚向记者披露了一份“时间表”:预计在未来3年内,有关技术应用将部署在国内2400架民航客机上,普通民众就有望在飞机上享受到这颗通信卫星提供的服务,这其中就有可能包括在飞机上上网。

未来5到10年似乎更值得期待。赵坚透露,根据我国民用空间基础设施中长期发展规划安排,截至“十四五”,我国将新增建设22颗通信广播卫星,其中全新研制的通信卫星有5颗,包括L移动多媒体广播卫星、大容量宽带通信卫星、超大容量宽带通信卫星、高承载比宽带通信卫星、全球移动通信星座科研星等。

届时,我国最先进通信卫星的容量将超过100G。而如今的实践十三号,其容量只有20G。

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