商业航天再进一步,我国首颗5G通信卫星上天

1月16日11时02分,我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭,成功将国内首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星――银河航天首发星发射升空。

与众不同的是,这也是我国首颗对标国际水平的5G低轨宽带通信卫星,将通过地面站逐步为各地提供5G通信服务。

5G迈出了“太空通信”征程

伴随着银河航天首发星顺利进入预定轨道,我国已经迈出了5G“太空通信”征程扎扎实实的第一步。

记者了解到,银河航天首发星是银河航天(北京)科技有限公司自主研发的具有国际先进水平的5G低轨宽带通信卫星。

该卫星采用Q/V和Ka等通信频段,具备10Gbps速率的透明转发通信能力,可通过卫星终端为用户提供宽带通信服务。卫星入轨后,将在轨开展相关技术和业务验证。

如今5G时代虽已到来,但我国要全面覆盖5G网络仍面临巨大挑战,仅靠地面基站三五年内不可能覆盖所有区域。

事实上,银河航天所打造的低轨宽带通信卫星可作为地面通信补充,为国内网络覆盖不足的城乡结合部、山区景区,以及其他偏远地区提供5G天基通信网络。

此前,伴随着华为、中兴、OPPO和国内三大运营商等中企的集体发力,中国的5G技术已经在全球实现了领先。

不过,此前中国的5G技术主要通过地面基站和手机的方式展现出来。而这次,中国的5G技术终于走向了太空。

“银河航天自主研发的这颗低轨宽带通信卫星,也是我国首颗由商业航天公司研制的200公斤量级的卫星。”银河航天合伙人、副总裁刘畅告诉记者。

就在当天12点36分,银河航天首发星已接收到第一轨遥测数据,太阳帆板如期展开,状态一切正常。

市民将可用上太空互联网

借助这颗卫星,市民将可用上太空互联网服务。那么什么是太空互联网呢?

银河航天合伙人、卫星技术专家张世杰解释,太空互联网简单来说,就是用一个小巧轻便的地面用户终端替代地面上的大型铁塔基站,连接传输用户数据,经由低轨宽带通信卫星透明转发到地面站,再接入互联网骨干网络,为市民提供5G的信息传输服务。

对于银河航天的低轨宽带卫星为什么叫做5G卫星,张世杰表示,不同于3G/4G时代卫星通信网络边缘化的尴尬局面,5G时代的太空互联网将与地面5G网络融合,构成天地一张网。

卫星作为5G网络的一个节点,遵守相同的标准,可接受统一的调度管理。

银河航天低轨宽带卫星是面向融入5G网络的目的来设计,在载荷与星地通信等角度已经考虑了相关因素。

不过记者也注意到,对于中国的商业航天突围者来说,想要对标甚至追赶国际上SpaceX、OneWeb等国际领先企业,则必须要有硬核的关键武器。但国内企业现阶段并没有可借鉴的技术和研制经验,这无疑将是一场充满挑战的征程。

以银河航天在低轨宽带卫星研发为例,更高的频段载荷技术便是关键武器之一。银河航天这次在首发星中就使用了技术难度很高的Q/V/Ka等频段,并实现了对标国际先进水平的10Gbps通信能力。张世杰透露,Q/V/Ka等频段作为毫米波频段中最适合开展卫星通信业务的频段,拥有的带宽更宽。

众所周知,要想让道路通过更多的车,修建高架桥,让桥上、桥下同时通车是重要的解决方案。为此银河航天采用了频段双极化技术,实现了通信速率的翻倍。

在这个过程中,其技术团队在馈电部件的传输通道设计上进行了较大的创新,采用了双重特殊函数,并进行了电气与结构的联合迭代设计。

3D打印技术为5G卫星减重

张世杰还透露,为了给银河首发星“减肥”降低发射成本,其还在首发星的制造中创新应用了3D打印技术来压缩空间。

例如在微波载荷的研发生产中,通过3D打印技术实现高频微距波导的加工,将载荷波导互联的空间压缩到传统空间的1/3,大幅降低了卫星体积。

此外,研发人员还为银河首发星安装了电推进系统,来实现首发星的初始入轨调整、长期轨道保持、末期离轨处理等,它作为一种效率更高的推进手段,燃料效率比传统的化学推进高三倍以上,这也是电推进系统在国内首次应用于低轨小卫星上。

据了解,电推进系统不仅可以大幅降低卫星重量,还可以避免太空垃圾的产生。当银河首发星进入寿命末期,卫星将通过自身的电推进系统,把自己推到300公里至400公里轨道,依赖稀薄大气进行轨道衰减直到坠入稠密大气层烧毁,做一枚“懂事儿”的卫星,避免产生太空垃圾。

为了提高系统灵活性,银河首发星在用户发射段采用了多端口放大器技术,可以实现多个波束间容量的动态分配。这也是我国首个宽带Ka频段多端口放大器的在轨应用,而且多端口放大器所有元器件均实现了国产化。

显然,未来民营航天企业与国内元器件生产商共同探索中国商业航天卫星元器件研发、生产的新模式,共同推动整个商业航天产业的发展,也将助力中国航天的发展。

图片来源:银河航天