高通量卫星牛在哪?飞机高铁上高速下电影成真

2017-04-14 08:33:00 澎湃新闻网 分享
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  在高铁上用不到一分钟的时间下好一部1G的电影;在飞机上流畅地使用网络;在人烟罕至的沙漠中用视频聊天……这些完美的通信场景将在这颗卫星发射后得到实现。

  4月12日19时04分,中国首颗高通量通信卫星实践十三号在西昌卫星发射中心成功发射,这意味着中国正式开启卫星高通量时代。

  首先我们需要了解什么是高通量卫星。根据中国空间探测首席传播专家谢博在《科普中国》的解释,高通量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。

  其次,这颗卫星发射成功后又会给我们的日常生活带来怎样的改变?

  可传输数量更多的4K超高清节目

  国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍,实践十三号是我国首颗高通量通信卫星,其高通量性体现在首次搭载了Ka频段通信载荷,卫星通信总容量达20Gbps(一般宽带传输速率,1Gbps相当于1024Mbps),超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和。

  实际上,高通量卫星,意味着其通信容量比以往卫星有一至两个数量级的跃升。这次实践十三号卫星的通信总容量达20Gbps。这是什么概念?按照常规原有的通信卫星,其所采用的是窄带传输技术,一般通信容量不到10 Gbps,容量有限。据中国航天科技集团介绍,如果说过去通信卫星能传送几十台标清电视节目,而有了实践十三号卫星后,则能同时传送数量更多的4K超高清节目。

  谢博介绍,由于实践十三号卫星采用了Ka频段通信,所以它不仅容量大,可传送高清视频,而且能使其卫星用户终端做得较小,从而便于装备、携带和使用,无需单独建网,性价比高。

  更重要的一点是,该卫星设计有26个用户点波束,总体覆盖中国除西北、东北以外的大部分陆地和近海近200公里的海域,地面无线网络信号覆盖不到或无法接入光缆宽带的地方。

  公开资料显示,中国目前有超过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,所以时有迷路或失联事件发生。特别是发生气象灾害和地质灾害的时候,一旦地面固定或移动通信业务发生损毁或瘫痪,就可能因为不能及时、快速、准确地传递灾情信息,而导致损失严重。

  据实践十三号卫星工程总师刘方介绍,如果游客或受灾民众配备了实践十三号卫星的用户终端后,可以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。

  上千架飞机同时上网

  除了首次搭载了Ka频段通信载荷,卫星通信总容量达20Gbps外,实践十三号还首次开展了高轨卫星与地面的双向激光通信技术试验,速率最高达到2.4Gbps。

  据西安分院负责实践十三号卫星有效载荷研制的卫星副总设计师周颖介绍,“高通量通信卫星可以作为一个信号中转站,通过无线电信号转发使飞机上乘客的手机、电脑等与地面关口站连接。而关口站通过光缆与互联网相连,可以向用户发送上网信号。”

  由于飞机在快速移动过程中所处的空间特点,地面互联网中转站要么无法架设,要么无法足量建设,乘客通过地面方式上网并不可行。而实践十三号就解决了这个问题。周颖称,实践十三号卫星由空间段(卫星)、地面段(关口站)和用户段(终端)构成。同时,采用了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,可以为航空、航运、铁路等各类交通工具上的数以万计乘客彻底改善上网体验。

  中国航空科技集团称,实践十三号卫星的用户终端可以快速地接入网络,下载和回传速率最高分别达到150Mbps和12Mbps。这意味着用户可以在高铁上用不到一分钟的时间下载一部1GB(1GB=1024MB)的电影。

  此外,据周颖介绍,一般而言,一架飞机所需的最大通信容量只有20Mbps,在全部飞机通信容量满负荷的情况下,实践十三号能满足一千架左右的飞机同时上网。未来3年内,随着 “机载卫星直播广播电视接收与服务系统”的研发成功,这颗卫星可保证中国2000多架民航客机、3000多辆高速列车和数万艘轮船,实现随时随地高速上网。

  在轨寿命15年

  实践十三号卫星创下的“首次”还不仅仅体现在应用领域。据实践十三号卫星系统总指挥周志成介绍,这也是首次在国内的高轨卫星上使用电推进系统。实践十三号卫星设计寿命15年,过去一颗卫星在15年的寿命周期里需要675公斤化学燃料,现在使用离子电推进系统后仅需90公斤。

  据了解,实践十三号卫星使用的是氙离子推力器,这意味着,卫星的电推进比冲是常规化学推进的10倍以上;可以使卫星载荷更多,减轻自重。理论上可将卫星携带的推进剂减少90%。

  同时,这也是国内高轨长寿通信卫星首次实现百分之百工程化应用国产化产品,改变了相关产品长期依赖进口的局面。

  另外有趣的一点是,在过去高轨卫星发射任务中,为了考虑卫星的安全余量,发射窗口通常选在凌晨。但实践十三号卫星则首次将发射窗口提前至傍晚19点,开创了高轨卫星可在两个窗口选择发射的先例。

  未来,按照计划,在2025年前,中国还将新增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卫星等。多颗卫星在轨后,将推动中国电信服务网络向全球服务的转型升级。

责编:李文瑶