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      8月6日凌晨，我國(guó)第一顆地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星天通一號(hào)01星在長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭的托舉下呼嘯升空。

      天通一號(hào)01星是我國(guó)首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，它將為我國(guó)國(guó)土及周邊海域的各類手持和小型移動(dòng)終端設(shè)備提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)，其成功發(fā)射標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入到了衛(wèi)星移動(dòng)通信的手機(jī)時(shí)代，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，具有重要的里程碑意義。

      30多年的夙愿

      天通一號(hào)衛(wèi)星的用戶終端可以實(shí)現(xiàn)小型化、手機(jī)化。

      對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)幅員遼闊、人口分布不均、自然災(zāi)害頻發(fā)的大國(guó)來(lái)說(shuō)，發(fā)展衛(wèi)星移動(dòng)通信是必然要求。

      從1984 年發(fā)射第一顆試驗(yàn)通信衛(wèi)星東方紅二號(hào)至今，我國(guó)已經(jīng)發(fā)射了20余顆通信衛(wèi)星。天通一號(hào)01星跟家族的其他兄弟不太一樣，它是一顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，不但能夠?yàn)榇笮偷囊苿?dòng)用戶，如船舶、飛機(jī)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(dòng)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(diǎn)，其發(fā)展和應(yīng)用越來(lái)越受到各國(guó)的重視。

      地面移動(dòng)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(yuǎn)山區(qū)以及戈壁、森林等地區(qū)不能實(shí)現(xiàn)通信的全覆蓋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)地面移動(dòng)通信覆蓋率嚴(yán)重不足。但對(duì)于“站得高，看得遠(yuǎn)”的移動(dòng)通信衛(wèi)星而言，就不存在這一問(wèn)題了。

      天通一號(hào)01 星總設(shè)計(jì)師陳明章告訴記者：“在地面段，天通一號(hào)衛(wèi)星的用戶終端可以實(shí)現(xiàn)小型化、手機(jī)化。”

      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(jī)相冊(cè)中天通一號(hào)衛(wèi)星手機(jī)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(hào)衛(wèi)星手機(jī)式終端的尺寸和日常使用的智能手機(jī)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(dòng)通信衛(wèi)星的技術(shù)高門檻。我國(guó)從萌生設(shè)計(jì)這種衛(wèi)星的想法到真正實(shí)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(guó)地面移動(dòng)通信系統(tǒng)蓬勃發(fā)展時(shí)就對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信做了專題研究，分析了衛(wèi)星移動(dòng)通信與地面移動(dòng)通信對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全的影響，認(rèn)為對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)幅員遼闊、人口分布不均、自然災(zāi)害頻發(fā)的大國(guó)來(lái)說(shuō)，發(fā)展衛(wèi)星移動(dòng)通信是必然要求。

      2008 年的汶川大地震讓我國(guó)深刻感受到了發(fā)展移動(dòng)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(duì)展開(kāi)后續(xù)救援工作極為重要，由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有國(guó)產(chǎn)移動(dòng)通信衛(wèi)星，國(guó)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(guó)立即啟動(dòng)了自主移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)的立項(xiàng)論證，決心填補(bǔ)移動(dòng)衛(wèi)星通信領(lǐng)域的空白。2010年，該項(xiàng)目正式立項(xiàng)，并得到了政府專項(xiàng)基金的支持。

      如今，天通一號(hào)01星已經(jīng)順利升空，我國(guó)將擺脫對(duì)國(guó)際移動(dòng)通信衛(wèi)星的依賴，實(shí)現(xiàn)30多年來(lái)的夙愿。

關(guān)鍵技術(shù)多、難度大

      天通一號(hào)的載重比是目前東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)中最低的。

      新型天線靈敏度高、可收縮，無(wú)源互調(diào)（PIM）指標(biāo)達(dá)到要求。

      我國(guó)進(jìn)入地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星俱樂(lè)部。

      天通一號(hào)基于我國(guó)成熟的東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)研制，它的研制成功讓東四平臺(tái)的能力得到了進(jìn)一步提升和擴(kuò)展。陳明章解釋說(shuō)：“由于衛(wèi)星采用了新型天線、單機(jī)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(shí)現(xiàn)了突破，這也是進(jìn)一步挖掘了東方紅四號(hào)平臺(tái)的潛力。”

      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(jì)價(jià)值就越大，因此，載重比數(shù)值越小越好。而天通一號(hào)的載重比是目前東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)中最低的。

      作為我國(guó)首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，天通一號(hào)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(guó)際移動(dòng)通信衛(wèi)星的主流做法，也是移動(dòng)通信衛(wèi)星的一個(gè)重要特征。”陳明章告訴記者。

      運(yùn)行在離地面3萬(wàn)多公里高的衛(wèi)星要接收到尺寸像手機(jī)大小的手持式地面終端發(fā)出的信號(hào)，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(hào)。

      目前，國(guó)際移動(dòng)通信衛(wèi)星普遍采用新型天線，天通一號(hào)的天線也是如此。陳明章介紹說(shuō)：“新型天線采用可收縮設(shè)計(jì)，收起來(lái)時(shí)尺寸很小，而工作尺寸則是收起來(lái)的好幾倍，展開(kāi)之后非常壯觀。”大部分運(yùn)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(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)，新型天線技術(shù)這一“攔路虎”被項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功拿下。

      無(wú)源互調(diào)（PIM）是新型天線的主要難題，具體來(lái)說(shuō)，天線在大功率發(fā)射的同時(shí)由于接收靈敏度高，發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的雜波會(huì)落入接收通道，形成自身干擾，嚴(yán)重影響通信能力。舉個(gè)例子，如果PIM問(wèn)題不解決，原本可以同時(shí)支持5000路通話的衛(wèi)星，可能只能同時(shí)支持500路通話甚至更低。

      低PIM技術(shù)是移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是當(dāng)今國(guó)際宇航界共同關(guān)注的國(guó)際性技術(shù)難題，目前尚無(wú)法依靠設(shè)計(jì)手段解決，只能依靠試驗(yàn)、驗(yàn)證技術(shù)來(lái)驗(yàn)證，國(guó)際上也如此。

      陳明章坦言：“PIM問(wèn)題一直困擾著項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，在整個(gè)研制過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在這個(gè)問(wèn)題上花了大量的時(shí)間和精力。”經(jīng)過(guò)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)多年艱苦攻關(guān)，解決無(wú)線PIM試驗(yàn)難題，標(biāo)志著我國(guó)這一技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

      從技術(shù)層面上講，天通一號(hào)衛(wèi)星01星的發(fā)射成功標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星俱樂(lè)部，表明我國(guó)在衛(wèi)星設(shè)計(jì)制造能力、平臺(tái)技術(shù)、載荷技術(shù)、基礎(chǔ)元器件、原材料和地面仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)方面達(dá)到了較高水準(zhǔn)，不僅將有力提升我國(guó)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(hào)中。

應(yīng)用和市場(chǎng)前景廣闊

      漁民可在海上與陸地或海上其他船只進(jìn)行聯(lián)系，為人身安全增添保障；個(gè)人乘坐飛機(jī)時(shí)，可方便上網(wǎng)。

      “十三五”期間，我國(guó)還將發(fā)射多顆天通一號(hào)衛(wèi)星。

      移動(dòng)通信技術(shù)具有全球覆蓋、一次性投入少、維護(hù)成本低等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海洋、山區(qū)和高原等地區(qū)近乎無(wú)縫的覆蓋，因此，天通一號(hào)除了可以用于發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)應(yīng)急通信外，還可以廣泛應(yīng)用于個(gè)人通信、海洋運(yùn)輸、遠(yuǎn)洋漁業(yè)、航空救援、旅游科考等各個(gè)領(lǐng)域，具有重要的領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值和商用價(jià)值。

      天通一號(hào)衛(wèi)星01 星總指揮邊炳秀舉例說(shuō)：“拿漁業(yè)來(lái)說(shuō)，天通一號(hào)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(dòng)終端，他們?cè)谕粞蟠蠛Ｉ弦部梢院芊奖愕馗懙鼗蚝Ｉ掀渌贿M(jìn)行聯(lián)系，還可以和家人進(jìn)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。”

      天通一號(hào)在個(gè)人應(yīng)用方面也能發(fā)揮很大的作用，在不久的將來(lái)，我們?cè)诔俗w機(jī)長(zhǎng)途旅行時(shí)就可以借助天通一號(hào)的高速率數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，方便地進(jìn)行網(wǎng)上辦公或者與朋友進(jìn)行微信聊天。據(jù)估計(jì)，2025年前，我國(guó)移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)的終端用戶將超過(guò)300萬(wàn)，市場(chǎng)前景非常廣闊。

      在國(guó)家推動(dòng)“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(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)話題。 “一帶一路”戰(zhàn)略重要目標(biāo)之一就是實(shí)現(xiàn)信息領(lǐng)域的互聯(lián)互通?？梢云诖?，能提供短報(bào)文服務(wù)、支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的天通一號(hào)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(guó)還將發(fā)射多顆天通一號(hào)衛(wèi)星，進(jìn)一步提升衛(wèi)星移動(dòng)通信服務(wù)容量和覆蓋區(qū)域，從我國(guó)周邊地區(qū)如亞太地區(qū)進(jìn)行拓展，形成星地一體融合的區(qū)域移動(dòng)通信體系，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星移動(dòng)通信的規(guī)模化應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)，為國(guó)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(tái)。”邊炳秀自豪地說(shuō)。

文/謝瑞強(qiáng)

攝/郝洪春 南勇

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