近日,中國首顆超百G容量的Ka頻段高通量衛(wèi)星——中星26號衛(wèi)星成功定點(diǎn)。這顆衛(wèi)星將全面開啟我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)新時代。中星26號衛(wèi)星由航天科技集團(tuán)五院(以下簡稱五院)抓總研制,于今年2月23日成功發(fā)射,該衛(wèi)星是國家空間基礎(chǔ)設(shè)施中高通量衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源的重要組成部分。
▲ 2月23日,長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射中星26號衛(wèi)星(車元元 攝)
五院中星26號衛(wèi)星總指揮魏強(qiáng)介紹,衛(wèi)星配置94個用戶波束和11個信關(guān)波束,覆蓋了中國全境及周邊區(qū)域,將為固定終端、車載終端、船載終端、機(jī)載終端等提供高速寬帶接入服務(wù)。
衛(wèi)星在軌投入運(yùn)行后,將與中星16號、中星19號組成Ka頻段高通量衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),可為滿足國內(nèi)中資企業(yè)“走出去”互聯(lián)網(wǎng)需求提供有效的通信技術(shù)手段,可廣泛應(yīng)用于機(jī)載、船載、陸地移動工具等互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),以及應(yīng)急、專網(wǎng)、電信普遍服務(wù)、泛在物聯(lián)等業(yè)務(wù),同時可為國家建立“一帶一路”空間信息走廊提供有力支撐。
中星26號衛(wèi)星強(qiáng)在哪?
2017年4月,我國成功發(fā)射了首顆完全自主研發(fā)的Ka頻段高通量衛(wèi)星——中星16號衛(wèi)星,打破了國外全球先進(jìn)衛(wèi)星通信技術(shù)的壟斷,我國高通量衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了零的突破。
中星26號衛(wèi)星的亮相,意味著我國高通量衛(wèi)星發(fā)展向前扎實(shí)地邁進(jìn)了一大步、躍上了新臺階。
五院中星26號衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師王鳳春介紹,中星16號衛(wèi)星采用東方紅三號B平臺研制,而中星26號衛(wèi)星采用東方紅四號增強(qiáng)型平臺研制,其承載能力更強(qiáng)。
相比于中星16號衛(wèi)星,中星26號衛(wèi)星能力更強(qiáng),使用范圍更廣,支持用戶數(shù)量更多,速率更高,可以說實(shí)現(xiàn)了“升級換代”,將為用戶帶來更佳體驗(yàn)。
▲ 衛(wèi)星轉(zhuǎn)運(yùn)(高劍 攝)
同時,中星26號衛(wèi)星也是目前國產(chǎn)化率最高的高通量衛(wèi)星。
與基于東方紅四號增強(qiáng)型研制的其他民商用衛(wèi)星相比,中星26號衛(wèi)星的載荷產(chǎn)品國產(chǎn)化率提高了1倍以上,處于領(lǐng)先地位。
在研制過程中,研制團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新、集智攻關(guān),實(shí)現(xiàn)Ka頻段第四代低噪放、Ka頻段變頻器、低噪放電源以及3種Ka頻段順序式微波開關(guān)等6種產(chǎn)品國產(chǎn)化。
這6種產(chǎn)品性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平,已列入五院有效載荷產(chǎn)品型譜,實(shí)現(xiàn)自主可控,全面提升了載荷國產(chǎn)化水平。
“Ka頻段有效載荷是研制的一大難點(diǎn)。以Ka頻段順序式波導(dǎo)開關(guān)為例,設(shè)計(jì)、仿真、工藝實(shí)現(xiàn),每一步都不容易。產(chǎn)品最后通過鑒定,性能達(dá)到國際領(lǐng)先,那一刻令人難忘。這樣的興奮和感動貫穿于研制過程中解決每個難題的時刻?!蓖貘P春說。
超百G容量高通量衛(wèi)星
是如何煉成的?
要實(shí)現(xiàn)高通量目標(biāo),星地一體化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。衛(wèi)星與地面應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)合設(shè)計(jì),才能讓整個星地系統(tǒng)性能最優(yōu)。
王鳳春介紹,自項(xiàng)目啟動之時,研制團(tuán)隊(duì)與用戶方聯(lián)合開展設(shè)計(jì),基于不同區(qū)域的業(yè)務(wù)需求,優(yōu)化衛(wèi)星用戶波束寬度、帶寬分配和信關(guān)站選址等系統(tǒng)指標(biāo),星地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)營服務(wù)整體性能大幅提升。
中星26號衛(wèi)星國內(nèi)首次全面使用27~30GHz頻段,相比以往通信衛(wèi)星頻率擴(kuò)寬了500MHz。頻率擴(kuò)寬,能讓衛(wèi)星通信能力更強(qiáng),卻也對接收系統(tǒng)的性能提出了更高要求。
對此,團(tuán)隊(duì)一方面優(yōu)化和迭代載荷頻率計(jì)劃,合理進(jìn)行帶寬分配及頻率復(fù)用,確保載荷獲得最佳載干比、系統(tǒng)性能最優(yōu);另一方面突破了超寬帶低PIM一體化饋源設(shè)計(jì)、超寬帶低噪聲接收等新技術(shù),大幅提升載荷性能。
翻開載荷艙示意圖可以看到,在有限的空間內(nèi),無數(shù)波導(dǎo)和電纜密密麻麻而又整齊有序地安裝排列,幾乎快要占據(jù)全部空間,這一畫面直觀展現(xiàn)出了中星26號衛(wèi)星的布局之精細(xì)、技術(shù)之復(fù)雜。
中星26號衛(wèi)星的載荷單機(jī)、射頻電線和波導(dǎo)數(shù)量眾多,相比基于東方紅四號增強(qiáng)型平臺的大部分其他民商用衛(wèi)星,提升1倍以上,創(chuàng)國內(nèi)新高。
五院中星26號衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師徐春生介紹,衛(wèi)星載荷艙的設(shè)計(jì)歷經(jīng)多輪迭代,歷時一年左右。團(tuán)隊(duì)為每一臺產(chǎn)品建立了數(shù)字模型,采用載荷鏈路與布局三維異地聯(lián)動設(shè)計(jì)等方法解決了高密度、多波束復(fù)雜鏈路的布局設(shè)計(jì)難題,為高通量衛(wèi)星的高難度布局設(shè)計(jì)構(gòu)建了技術(shù)基線。
▲ 衛(wèi)星吊裝(高劍 攝)
中星26號衛(wèi)星研制工作始于2019年年底,于2023年年初發(fā)射,研制周期與新冠肺炎疫情時期高度重合。最終團(tuán)隊(duì)圓滿完成任務(wù),衛(wèi)星指標(biāo)沒有一項(xiàng)超差,全部優(yōu)于或滿足用戶要求。
“3年來與設(shè)計(jì)師一起摸爬滾打,可以自豪地說,中星26號衛(wèi)星研制隊(duì)伍是一支非常優(yōu)秀的隊(duì)伍,秉承航天嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的工作作風(fēng),技術(shù)水平過硬,踐行無私奉獻(xiàn)的精神,克服了新冠疫情對研制工作帶來的較大影響,實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星研制與防疫的雙勝利!”王鳳春說。
首張高通量衛(wèi)星應(yīng)用網(wǎng)
將融入各行各業(yè)
中星26號衛(wèi)星發(fā)射后還將與現(xiàn)有的中星16號、中星19號兩顆高通量衛(wèi)星共同組網(wǎng),為用戶提供高速組網(wǎng)通信服務(wù)以及衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入等服務(wù),為國家的數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展筑牢基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能力。
這張應(yīng)用網(wǎng)組成后,3顆高通量衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)相通,分工各有側(cè)重。這張網(wǎng)在應(yīng)急、航空、航海、能源、林草、交通、地質(zhì)、環(huán)境、電信普遍服務(wù)等行業(yè)均可以提供專業(yè)的場景化服務(wù)。
▲ 合罩(高劍 攝)
在航空和航海領(lǐng)域,飛機(jī)、船舶在安裝部署機(jī)載、船載終端后,可以依托高通量衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時連接,為工作人員及乘客提供安全可靠的通信和互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。
面向林草行業(yè)資源及生態(tài)監(jiān)測、火災(zāi)預(yù)警、應(yīng)急處置等核心業(yè)務(wù),這張高通量衛(wèi)星應(yīng)用網(wǎng)能夠以大容量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)為核心,融合導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星技術(shù),形成常態(tài)化的資源和生態(tài)監(jiān)測能力,為林草等行業(yè)的精細(xì)化管理與協(xié)同應(yīng)用提供支撐。
針對邊遠(yuǎn)地區(qū)地面寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋較弱的問題,高通量衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)以其廣覆蓋、易接入等優(yōu)勢,可以為百姓生活提供廣泛的遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù),并在草原、沙漠、山地、海洋等地面通信網(wǎng)絡(luò)無法通達(dá)的地區(qū)為百姓提供隨時隨地、穩(wěn)定可靠的衛(wèi)星寬帶高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。