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把基站搬上衛星 "天象"才不是沒有故事的"兄弟倆"

新華社北京6月9日電  題:“把基站搬到衛星上”:天地一體化信息網絡試驗衛星“天象”1、2星三大看點

新華社記者胡喆、蕭海川

看著壯闊無邊的大洋,想到網絡世界沖浪?身處萬米之高的航班,想讓手機時刻在線?這樣的想法,正逐漸變為現實。

日前,長征十一號海射運載火箭順利升空,成功將七顆國產衛星送入預定軌道。其中頂著“天地一體化信息網絡試驗衛星”名頭的“天象”1、2星,將為幫助實現“實時互聯”出一份力。新華社記者走進“兄弟倆”的誕生地——中國電子科技集團有限公司,一探它們的神奇本領。

名叫“天象”,有故事

“天象”一語,彰顯出這兩顆衛星的雄心。作為由中國電科牽頭研制的衛星,它們是國內首個實現傳輸組網、星間測量、導航增強、對地遙感等功能的綜合性低軌衛星。雙星并峙,則是未來低軌道星座系統建設的最簡網絡模型。

“隨著人類活動空間的不斷拓展、全球空間信息網絡技術的快速發展,建設高軌、低軌和地面建設相互聯結‘天地一體化信息網’已是大勢所趨。”“天象”衛星項目總設計師、中國電科首席專家孫晨華透露,這張網的低軌接入網規劃有60顆綜合衛星與60顆寬帶衛星。利用星間鏈路與星間路由技術,在極少數地面關口站的支持下,就能實現全球無縫窄帶與寬帶機動服務。

低軌接入網,也叫作低軌星座系統。貌似高冷的技術名詞,卻已在我們生活中有所應用。譬如為人所熟知的銥星、全球星、OBCOMM星等三大系統,就是在軌運營的低軌接入網。然而,這一領域對中國來說仍是空白。

“空間頻率資源是有限的,并且低軌接入網技術十分復雜、建設難度大。”孫晨華說,尤其是高動態多軌道多星條件下的星地、星間傳輸組網協議體系,“看不見、摸不著,卻是系統的神經網絡和靈魂,是系統能否正常運行的關鍵”。

衛星專家表示,“天象”1、2星雖是兩顆低軌試驗小衛星,意義卻并不小。“兄弟倆”希望通過微小型平臺、微小型載荷、小代價的軟件定義、軟件重構等方式,為今后我國低軌接入網建設提供技術驗證和支撐。

衛星雖小,本領強

“天象”1、2星,每顆衛星僅重65公斤,刨去燃料、太陽能板、外結構等部件,留給地面科研人員的有效載荷不足15公斤。然而,就是在如此有限的條件下,兩顆衛星實現了“濃縮的都是精華”。

據中國電科介紹,衛星上搭載有國內首個基于“軟件定義網絡”功能的天基路由器。兩顆衛星已實現基于低軌星間鏈路的組網傳輸,并構建起基于軟件重構功能的開放式驗證平臺。這些功能的實現,在國內均屬首次。

孫晨華表示,在衛星上,科研人員構建了一個地面指令、地面上載、衛星軟件重加載的開放試驗平臺。由于衛星一旦上天,就不可能通過硬件集成的方式增加新的功能。開放平臺意味著一旦有需要,就可以通過軟件來定義新的功能,實現小衛星功能的拓展,或者實現新的功能組合。

“天象”衛星搭載有國內首個適應高動態條件的天基路由器。孫晨華說,這是衛星搭載的一項關鍵核心技術。天基路由器包含路由計算和數據轉發兩項技術。路由計算非常復雜,資源消耗量大,對中央處理器的要求比較高。“天象”衛星,實現了路由計算和數據轉發的分離。路由計算由地面負責,減輕了衛星的算力負擔。

星間鏈路,是衛星裝載的另一項關鍵核心技術。據介紹,天象衛星的星間鏈路采用了高動態的傳輸體制,通過較高速率的可靠的組網傳輸,實現各種數據、圖片、語音、視頻信息在星間、星地傳輸。通俗地說,兩顆天象小衛星通過星間鏈路實現“信息共享”。

正是通過天基路由器、星間鏈路、天基網絡控制三者分工協同、緊密合作,星間組網傳輸才得以實施。它們就如同地面網絡的網關硬件、傳輸協議與光纖,讓原本孤單的小衛星通聯為一個網絡系統。

未來服務,前景廣

受訪的衛星專家表示,“天象”衛星利用先進的技術,不僅能實現雙星組網傳輸,包括各種信息數據、語音、視頻、圖片的高質量實時傳輸,還兼具星間測量、導航增強、對地遙感等多項功能。

天象衛星項目副總設計師蔚保國說,本次兩顆組網的多功能綜合低軌小衛星,構建了低軌導航增強運控原型系統和地面監測評估系統,可為后續低軌接入網實時精密定軌、星座構型保持、通導協同增強的科學試驗提供關鍵技術支撐,未來對提升北斗導航增強以及廣域高精度無人駕駛導航定位能力具有重要意義。

對公眾而言,兩顆肩負探路意義的小衛星,或為滿足實時在線的需要掀開新篇章。技術專家表示,今后衛星通信將更加普及,可以為用戶提供成本更加低廉、信號更加優質、速率更高的數據傳輸服務,實現個人在移動通信困難的特殊場景中的“通信自由”。同時,它也為物聯網進入尋常百姓家提供更大的技術便利。

孫晨華說,低軌接入網建成后,將填補我國低軌星座的空白。這將為國內、國際用戶,為我國以及“一帶一路”沿線國家乃至全球用戶,提供天基物聯網、天基航空航海監視、移動寬帶接入的無死角信息服務。

責任編輯:武利芳

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