圖為靈巧通信試驗衛(wèi)星在軌運行示意圖。
清華大學—信威通信空天信息網(wǎng)絡技術聯(lián)合研究中心供圖
沙漠海洋全面覆蓋 服務全球移動互聯(lián)
“靈巧”將開啟中國“銥星”時代(熱點解讀)
26日，清華大學與信威集團聯(lián)合宣布：我國首顆低軌移動通信衛(wèi)星——靈巧通信試驗衛(wèi)星(以下簡稱“靈巧”)已完成全部在軌測試試驗，工程任務取得圓滿成功。
業(yè)內(nèi)人士稱，這顆“民營”衛(wèi)星的試驗成功，不僅標志著我國低軌移動通信衛(wèi)星技術取得重要突破、為建設星座通信系統(tǒng)邁出關鍵一步，也開創(chuàng)了民營企業(yè)與高校協(xié)同創(chuàng)新、參與航天通信事業(yè)的新模式。
面向國家戰(zhàn)略需求，民企與高校共同試水航天通信
據(jù)介紹，靈巧通信試驗衛(wèi)星重約130公斤、在高度約為800公里的太陽同步軌道上運行。
據(jù)悉，地面移動通信系統(tǒng)只適于在人口較為密集的區(qū)域使用，對于地球上大部分人煙稀少的地區(qū)則使用困難。為實現(xiàn)在地球上任何地方的即時通信，自上世紀90年代后期，美國先后發(fā)射了上百顆低軌移動通信衛(wèi)星，組建了包括銥星、全球星在內(nèi)的星座通信系統(tǒng)，并在商業(yè)和軍事等領域廣泛應用。
然而，由于沒有自己的低軌道通信衛(wèi)星，目前我國80%以上陸地面積、95%以上海洋面積的通信網(wǎng)絡覆蓋仍然面臨難題，漁民出海、遠洋航行、山區(qū)林區(qū)作業(yè)尚無廉價而有效的通信手段。因此，通過自主創(chuàng)新，建立自主可控、安全和可持續(xù)發(fā)展的星座通信系統(tǒng)，已成為我國迫在眉睫的戰(zhàn)略需求。同時，星座通信系統(tǒng)需要有數(shù)十顆衛(wèi)星聯(lián)合“作戰(zhàn)”，才能實現(xiàn)通信的全覆蓋。因此，建立星座通信系統(tǒng)不僅投資巨大，而且技術難度大、風險性高。
面對巨大的國家需求和諸多現(xiàn)實困難，2010年10月，清華大學和信威集團聯(lián)合成立了“清華大學—信威通信空天信息網(wǎng)絡技術聯(lián)合研究中心”(以下簡稱“聯(lián)合中心”)，啟動了“靈巧”研制工程。該工程以開展通信小衛(wèi)星創(chuàng)新設計和低軌移動通信創(chuàng)新技術試驗為主要任務，實現(xiàn)星載智能天線、星上處理與交換、天地一體化組網(wǎng)、小衛(wèi)星一體化集成設計等多項創(chuàng)新技術，為支撐發(fā)展星座通信系統(tǒng)打下基礎。
主要指標優(yōu)于在軌的國際同類衛(wèi)星
“這顆試驗衛(wèi)星的研制難度極大?！睋?jù)“靈巧”工程任務負責人、聯(lián)合中心主任陸建華介紹，通信小衛(wèi)星一體化設計面臨復雜的電磁干擾、能源、結構、控制等一系列難題；智能天線技術應用于衛(wèi)星在國內(nèi)外尚無先例；從衛(wèi)星發(fā)射任務確立到衛(wèi)星出廠只有不到一年的時間，研制周期非常短。此外，從衛(wèi)星設計、技術試驗、生產(chǎn)制造等各個環(huán)節(jié)的技術及計劃流程管理，都面臨很多挑戰(zhàn)。
為此，清華大學和信威集團組建了研發(fā)團隊，開展技術攻關。歷經(jīng)4年，今年9月4日，“靈巧”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功搭載發(fā)射。之后，清華大學與信威通信聯(lián)合團隊又完成了靈巧通信試驗衛(wèi)星工程任務。
10月21日，由第三方權威部門組織的專家完成了對“靈巧”的測試和鑒定。
鑒定結果顯示，“靈巧”的移動通信載荷可同時形成15個動態(tài)多波束，通信覆蓋區(qū)直徑約2400公里；實現(xiàn)了覆蓋區(qū)內(nèi)衛(wèi)星手持終端語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，主要指標優(yōu)于國際上現(xiàn)有的低軌移動通信在軌衛(wèi)星的最好水平。
據(jù)介紹，這次工程任務通過探索復雜機電磁環(huán)境下的通信小衛(wèi)星設計方法、基于在軌大規(guī)模計算處理的空間智能通信方法、高集成度軟硬件協(xié)同設計方法，有效提升了通信小衛(wèi)星的應用能力和性價比。靈巧通信試驗衛(wèi)星大量采用工業(yè)級商用器件(占85.78%)和國產(chǎn)器件(75.95%)，探索了自主可控的小衛(wèi)星可持續(xù)發(fā)展之路。
2019年前后建成星座通信系統(tǒng)、為全球用戶服務
“‘靈巧’工程不僅出了一大批‘硬’成果，也取得了寶貴的‘軟’成果。”陸建華說，這個“軟”成果，就是高校與民營企業(yè)合作、產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新驅(qū)動衛(wèi)星通信發(fā)展的新模式。
據(jù)介紹，清華大學聯(lián)合了多個相關院系，多學科交叉、與企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新。該衛(wèi)星、地面站及終端系統(tǒng)，將為清華大學相關學科的發(fā)展提供良好的教學科研平臺，為空天信息交叉學科的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。
同時，“‘靈巧’工程的成功實施，為民營企業(yè)參與航天事業(yè)發(fā)展探索了新的創(chuàng)新模式?！毙磐瘓F董事長王靖告訴記者，“這表明，在國家有關部門的大力支持下，中國的民營企業(yè)完全有能力在包括空天信息技術在內(nèi)的航天事業(yè)中做出自己的貢獻?！?/p>
據(jù)透露，清華大學和信威集團力爭在三年左右完成“一箭四星”的發(fā)射任務，在2019年發(fā)射多顆低軌移動通信衛(wèi)星，初步建成我國自主可控、可持續(xù)發(fā)展的星座通信系統(tǒng)。屆時，我國的星座通信系統(tǒng)將覆蓋除南北極之外的全球各個角落，全世界消費者將能享受到不受地點和時間限制、質(zhì)優(yōu)價廉的全球通信和移動互聯(lián)網(wǎng)服務。（記者 趙永新 趙婀娜）
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