今晚发射！我国首颗高通量通信卫星有多厉害？

　　今天19时05分左右，我国首颗高通量通信卫星“实践13号”将用长征3号乙运载火箭发射升空。该卫星采用了Ka 频段、激光通信和电推进等一系列新技术，通信总容量超过20兆比特/秒，从而超过了我国此前研制的所有通信卫星容量的总和，这标志我国卫星通信进入高通量时代。

美国2016年发射的回声星19号的通信容量为220兆比特每秒

　　1、容量大成本低，能提供与地面4G网络服务抗衡的包月服务费
　　什么叫高通量通信卫星？简单地讲，高通量通信卫星就是在使用相同频率资源的条件下，通信容量比常规通信卫星高数倍甚至数十倍的通信卫星。
　　这种卫星主要特点是采用了频率复用、多点波束等先进技术，其中虽然卫星所使用的点波束覆盖范围仅为300-700千米（常规通信卫星的宽波束覆盖范围在2000千米左右），但其好处是可通过减小天线波束的孔径角，提高卫星天线的增益，从而实现不同波束之间频率的复用，提高卫星系统的通信容量。
　　通信容量指一套通信设备的通信能力。随通信设备类型的不同，其内涵略有不同，但通常是指其数据传输速率。常规通信卫星一般通信容量不到10吉比特/秒，而2016年升空的美国“回声星19号”通信容量达220吉比特/秒（1吉比特/秒=1000兆比特/秒），星上共配置138个用户波束，这是目前全球通信容量最大的单星系统，它可同时为200万用户提供服务。
　　高通量通信卫星有很高的经济优势，因为一颗通信总容量超过100吉比特/秒的高通量通信卫星，其卫星建造、火箭发射、发射保险的费用与常规通信卫星持平，但1吉比特/秒的成本仅是一颗常规通信卫星的1/50。其带宽通信成本与地面网络的带宽通信成本相当，使卫星通信服务提供商能够提供与地面4G网络服务抗衡的包月服务资费。为此，近年来在全球掀起了研制和发射高通量通信卫星的高潮。
　　至今，全球已有近50颗高通量通信卫星在轨运行，未来两年还将发射近20颗高通量通信卫星，届时，全球高通量通信卫星总容量将达到1400吉比特/秒。我国在“十三五”期间，也将研制和发射多颗高通量通信卫星，“实践13号”就是其中的首颗。
　　虽然与目前国际先进的高通量卫星相比，“实践13号”的通信容量、覆盖区域等还相对有限，但它将引领我国高通量卫星通信技术发展。此后，我国研制和发射的“中星18 号”Ka宽带卫星将对此进行全面的补充和完善。

卫星多个点波束示意图

　　2、首次用Ka频段，过去跑30座大巴现在能跑100座
　　“实践13号”卫星首次在我国卫星上应用了Ka频段多波束宽带通信系统，那么，卫星采用Ka频段通信有什么优势呢？
　　了解卫星通信常识的朋友都知道，卫星通信可使用的频段很多，如L、C、Ku、Ka频段等，不同的频段有不同的特点。频率越低，电波进入雨层中引起的衰减越小，绕射能力越强，对终端天线的方向性要求也低，适合用于移动通信环境，但其缺点是带宽小。而通信中采用的频率越高，其带宽就越宽，传输容量越大，但技术越复杂。
　　近年来，不少国家都在争相开发、应用Ka频段通信卫星，主要原因是其频带宽、容量大、资源多、覆盖广、成本低、增益大、终端小等。比方说，C和Ku频段的频率工作范围只能行驶30个座位的大巴，而Ka频段的频率工作范围可以跑100个座位的大巴。另外，由于频率高，所以Ka频段通信卫星天线增益可以很大，从而使其用户终端天线能够做得更小更轻，这就有利于卫星通信用户灵活移动和使用。
　　我国现有超过6000万人参与徒步、骑行、自驾游等户外项目，但因为有些户外地区通信信号差甚至没有，所以每月有近千起迷路或失联事件发生。尤其是当发生水灾、地震和海啸等急突发事件时，一旦地面固定和移动通信业务发生损毁或瘫痪，就不能及时、快速、准确地传递灾情信息，导致损失严重。但如果游客或灾民众配备了“实践13号”卫星的用户终端后，就能随时与卫星建立语音、数据和视频的传输，把途中或灾区的情况在第一时间传递出去，为展开救援提供通信保障，将损失降至最小，发挥“应急通信”的关键作用。

欧洲2010年发射的Ka卫星的通信容量为90兆比特每秒

　　3、有了高通量通信卫星，飞机、火车、轮船真正能上网了
　　“实践13号”卫星有26个用户点波束，能够覆盖我国除西北、东北的大部分陆地和近海百千米以上海域。用户终端可以方便快速地接入网络，下载和回传速率最高分别达到150兆比特/秒和12兆比特/秒，可实现真正意义上的卫星宽带通信应用，填补我国在该领域的技术空白。地面无线网络信号覆盖不到或光缆宽带接入达不到的地方，都可以通过“实践13号”卫星方便地接入网络。
　　该卫星通信系统空间段卫星资源、地面段网络系统及业务运营系统采用天地一体化设计，以及卫星网络与地面网络的互联互通，用户无需建设主站，仅需购买终端站就可使用宽带卫星服务。
　　例如，用“实践13号”卫星，可以助力运营商实现无缝“动中通”。“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。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非常不佳：飞机机舱内无法上网，高铁列车上手机信号时断时续，游轮驶离港口后变成信息孤岛，乘客随时随地上网的需求长期得不到满足。以上问题是由于地面移动网络无法实现全面覆盖，或即使能覆盖，但因跨越不同区域导致切换过于频繁，所以难以为高速交通工具提供服务。由于“实践13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，所以可以为航空、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。
　　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与其他地区。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。在这些地区铺设地面或移动网络，存在很多无法克服的障碍。而“实践13号”高通量卫星则不受地面条件限制，可以凭借其快捷组网、高速接入的特点以及低成本优势，很好地解决这一问题。这得益于卫星的大容量，“实践13号”可以为这些地区的用户提供优良的宽带服务。
　　电推进、激光通信实验，“实践13号”亮点真不少

我国研制的电推进系统

　　“实践13号”是我国首颗实现电推进工程化应用的卫星。该卫星既装有化学推进分系统，也装有采用氙离子推力器的电推进分系统，后者无需消耗化学推进剂即可完成全寿命期内南北位置保持任务，在轨寿命15年，这对我国高轨卫星来说是具有革命性的技术突破，卫星承载能力显著提升。
　　电推进系统是用电能加热或电离推进剂，使其加速喷射而产生推力。其优点是比化学推进系统的效率高10倍左右，采用电推进系统的卫星比采用化学推进系统的卫星，在完成同样任务时所需的推进剂少得多，这样就可以显著降低发射质量，从而大幅降低发射成本，明显增加卫星上的有效载荷数量，延长卫星的使用寿命。
　　另外，“实践13号”也是我国首次在地球同步轨道卫星上开展对地高速激光通信试验的卫星。卫星激光通信具有通信容量大、传输距离远、保密性好等优点，在高速空间信息网络数据传输方面具有不可替代的作用，是国际科技竞争的重要战略高地。卫星激光通信的信息传输能力远大于目前的卫星微波通信的信息传输能力，可把数据传输速率提高10-100倍。该技术将来有可能演变成高速太空互联网，被认为“有潜力给太空通信带来革命性改变”。
　　（本文来源：北京晚报）

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