靜止軌道通信衛(wèi)星代表著一個(gè)國(guó)家衛(wèi)星通信的發(fā)展水平，它是構(gòu)成信息高速公路基礎(chǔ)的重要資源，是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力、技術(shù)水平的重要體現(xiàn)。

經(jīng)常在國(guó)內(nèi)旅行的人都知道，在飛行的飛機(jī)上、在遠(yuǎn)洋航行的船舶上，手機(jī)、筆記本是上不了網(wǎng)絡(luò)的，同樣在高速運(yùn)行的高鐵上，手機(jī)信號(hào)也是時(shí)斷時(shí)續(xù)，但是隨著中國(guó)新一代通信衛(wèi)星的發(fā)展，空中上網(wǎng)聊天、遠(yuǎn)洋視頻娛樂、偏遠(yuǎn)山區(qū)信號(hào)全覆蓋將成為現(xiàn)實(shí)。

我國(guó)自主研發(fā)技術(shù)打破國(guó)外壟斷空中通信

海上視頻將不再是夢(mèng)

2017年4月12日，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射實(shí)踐十三號(hào)衛(wèi)星，衛(wèi)星完成在軌試驗(yàn)后被命名為中星16號(hào)。這是我國(guó)首顆高通量通信衛(wèi)星，通信總?cè)萘砍^20G，真正意義上實(shí)現(xiàn)了自主通信衛(wèi)星的寬帶應(yīng)用。

航天科技集團(tuán)五院高級(jí)工程師張偉：高通量這個(gè)技術(shù)的發(fā)展，代表著我們現(xiàn)在地面，你可以用我們的衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻。原來(lái)只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)語(yǔ)音通信的功能，現(xiàn)在我們可以視頻了，那么還有一個(gè)很大的應(yīng)用方向就是我們的飛機(jī)。這是我國(guó)首次在通信衛(wèi)星上，使用Ka頻段寬帶通信技術(shù)。

衛(wèi)星容量其實(shí)就像公路一樣，原來(lái)通信衛(wèi)星的C頻段以及Ku頻段容量最多只能容納兩輛車同時(shí)前進(jìn)，所能運(yùn)載的貨物，也就是信息數(shù)據(jù)是有限的。但是Ka頻段的衛(wèi)星容量則要大很多，它可以同時(shí)在公路上行駛10輛或者更多的汽車，所能運(yùn)載的信息數(shù)據(jù)量也遠(yuǎn)超其它頻段。這項(xiàng)技術(shù)的突破，意味著未來(lái)通過通信衛(wèi)星可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)寬帶上網(wǎng)，特別是在地面通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的地區(qū)，以及飛機(jī)、高鐵、輪船等交通工具上，都可以實(shí)現(xiàn)寬帶通信。

張偉： 現(xiàn)在飛機(jī)上大家都知道沒法實(shí)現(xiàn)通信，未來(lái)當(dāng)中的HTS(高通量通信衛(wèi)星)的技術(shù)推廣以后，我們以后在飛機(jī)上面也能夠基于衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的通信，包括高鐵、船等等，HTS都是一個(gè)很熱門的應(yīng)用方向。

張偉告訴記者，依托高通量通信衛(wèi)星技術(shù)，未來(lái)將會(huì)構(gòu)建衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，到時(shí)候無(wú)論身處萬(wàn)米高空的飛機(jī)、急速飛馳的高鐵，還是茫茫大海的輪船上，以及沒有人煙的荒漠、深山、海島，都可以高速瀏覽網(wǎng)絡(luò)，視頻通話。

目前航天科技集團(tuán)五院已經(jīng)依托中星16號(hào)高通量衛(wèi)星，研制了用于野外、高鐵、船舶等方面的衛(wèi)星移動(dòng)通信終端產(chǎn)品。原來(lái)的衛(wèi)星通信終端，受衛(wèi)星設(shè)計(jì)的限制，尺寸都比較大，一般都安裝在建筑物上面或者大型的車輛上。而現(xiàn)在依托高通量衛(wèi)星，通信衛(wèi)星的終端接收裝置就可以小型化，普通的家用SUV就可以安裝。航天科技集團(tuán)五院高級(jí)工程師張閣為記者演示了一套便攜式衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，這套系統(tǒng)具備一鍵對(duì)星的功能，在地震災(zāi)區(qū)，地面通信網(wǎng)絡(luò)損壞中斷的情況下，可以快速地連通網(wǎng)絡(luò)。

除了這種便攜式衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，張閣帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，還在研制用于高鐵列車、遠(yuǎn)洋船舶上的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)。

航天科技集團(tuán)五院高級(jí)工程師張閣：目前我們的這個(gè)設(shè)備，是支持500人以上的，就是你在一個(gè)豪華油輪上，裝了這么一個(gè)設(shè)備，全船的人都可以通過WIFI，就是拿你的普通的手機(jī)，再連接船上的WIFI，就可以通過衛(wèi)星直接訪問互聯(lián)網(wǎng)了。

中星16將技術(shù)試驗(yàn)和示范應(yīng)用相結(jié)合，首次在地球同步軌道衛(wèi)星上開展對(duì)地高速激光通信試驗(yàn)，速率最高可達(dá)2.4個(gè)G。衛(wèi)星激光通信具有通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，如果試驗(yàn)成功，標(biāo)志著中國(guó)在該領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2016年8月6日，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將天通一號(hào)01星發(fā)射升空，這是中國(guó)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的首發(fā)星，也被稱為“中國(guó)版的海事衛(wèi)星”， 其成功發(fā)射標(biāo)志著我國(guó)邁入衛(wèi)星移動(dòng)通信的“手機(jī)時(shí)代”。

2008年汶川地震發(fā)生后，震區(qū)地面通信網(wǎng)絡(luò)全面癱瘓，當(dāng)時(shí)我國(guó)沒有自己的移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，只能租用國(guó)外的衛(wèi)星電話抗震救災(zāi)。而國(guó)際上的移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)形成了多個(gè)覆蓋全球或區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)，不僅廣泛應(yīng)用于個(gè)人通信、海洋運(yùn)輸、遠(yuǎn)洋漁業(yè)、航空客運(yùn)等領(lǐng)域，而且在遭受地震、洪水、霜凍等自然災(zāi)害情況下能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)障礙通信并確定位置。汶川地震之后，天通一號(hào)立項(xiàng)了。

記者了解到，天通一號(hào)衛(wèi)星的技術(shù)指標(biāo)與能力達(dá)到國(guó)際主流移動(dòng)通信衛(wèi)星水平，并且具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。特別是天通一號(hào)衛(wèi)星解決了可展開超大天線的技術(shù)難題，使得地面使用的衛(wèi)星電話終端更小型化、手機(jī)化。

幾代科研人員無(wú)私奉獻(xiàn)薪火相傳

使我國(guó)衛(wèi)星事業(yè)從無(wú)到有

從落后到領(lǐng)先

這些年我們的通信衛(wèi)星接連發(fā)射成功并投入使用，涵蓋了廣播電視直播、高通量寬帶衛(wèi)星、移動(dòng)通信衛(wèi)星、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星等目前通信衛(wèi)星發(fā)展的前沿技術(shù)和應(yīng)用?；叵氘?dāng)初，我們開始研制衛(wèi)星的時(shí)候，不僅是一窮二白。而且基礎(chǔ)薄弱，在這樣的條件下，我們的科研人員堅(jiān)持自力更生、無(wú)私奉獻(xiàn)，最終走出了一條中國(guó)通信衛(wèi)星的研發(fā)之路，盡管這條路并非坦途，也經(jīng)歷過挫折和磨難。

在中國(guó)航天科集團(tuán)五院的展廳里，擺放著從東方紅一號(hào)到東方紅四號(hào)衛(wèi)星的真實(shí)產(chǎn)品，它們見證了中國(guó)通信衛(wèi)星的發(fā)展之路。

東方紅一號(hào)是在當(dāng)時(shí)一窮二白、經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱的條件下，老一輩航天科技人員通過自力更生研制出來(lái)的我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，它還不具備通信功能。

航天科技集團(tuán)五院高級(jí)工程師張偉：這顆衛(wèi)星成功以后，實(shí)際上是開創(chuàng)了我們國(guó)家人造地球衛(wèi)星的先河，但它的意義更多地只體現(xiàn)了從無(wú)到有，那我們衛(wèi)星終歸是要落實(shí)在用。

東方紅一號(hào)發(fā)射成功之后，為了讓通信衛(wèi)星真正落實(shí)到實(shí)用，以孫家棟、戚發(fā)軔等為代表的老一代航天科技人員，樹立“要完全依靠自己的力量，研制出中國(guó)人自己的通信衛(wèi)星”的信念，歷經(jīng)9年攻堅(jiān)克難，最終研制成功東方紅二號(hào)通信衛(wèi)星。1984年4月8日，東方紅二號(hào)試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射成功，使我國(guó)躋身世界上第五個(gè)能夠獨(dú)立研制、發(fā)射地球靜止軌道衛(wèi)星的國(guó)家。

受制于當(dāng)時(shí)電子元器件研制、材料科學(xué)研究的技術(shù)水平，東方紅二號(hào)衛(wèi)星的載荷小，壽命短，衛(wèi)星的C波段轉(zhuǎn)發(fā)器只有2路，而當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平通信衛(wèi)星的C坡段轉(zhuǎn)發(fā)器已經(jīng)達(dá)到24路，壽命也長(zhǎng)達(dá)十年。

張偉：當(dāng)時(shí)能夠提供的功率非常小，因?yàn)樘?yáng)能電池片就這么多，所以它能夠提供的功率就那么大。所以當(dāng)時(shí)我們國(guó)家的通信衛(wèi)星在軌壽命比較短，就是五年，能夠提供的有效功率很低，所以所謂的轉(zhuǎn)發(fā)器路數(shù)，就是幾路轉(zhuǎn)發(fā)器。

通信衛(wèi)星的主要載荷就是轉(zhuǎn)發(fā)器，一路轉(zhuǎn)發(fā)器可以傳送十多套標(biāo)清電視節(jié)目，通信衛(wèi)星的載荷越大，轉(zhuǎn)發(fā)器的路數(shù)多，意味著能夠傳送更多的廣播電視節(jié)目，提供更大的通信容量。張偉告訴記者，由于當(dāng)時(shí)東方紅二號(hào)無(wú)法滿足客戶需求，國(guó)內(nèi)還出現(xiàn)了“買星”還是“造星”的爭(zhēng)論。在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下，航天人別無(wú)選擇，在技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、設(shè)施條件差的情況下，按照當(dāng)時(shí)的國(guó)際水平研制東方紅三號(hào)衛(wèi)星。

張偉：東方紅二號(hào)是一顆自旋穩(wěn)定式的衛(wèi)星，到了東方紅三號(hào)，我們搞的是一個(gè)三軸穩(wěn)定式的衛(wèi)星，采用了太陽(yáng)翼的這種方式，那么技術(shù)上的跨代很大，只能繼承東方紅二號(hào)大概20%左右的技術(shù)基礎(chǔ)，剩下的80%都是基于我們中國(guó)航天人的自主創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)。

從1986年國(guó)家立項(xiàng)，到1997年?yáng)|方紅三號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射，科研人員歷經(jīng)11年的時(shí)間，先后解決了上百個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，啃下了十余項(xiàng)“硬骨頭”課題，也經(jīng)歷了首顆衛(wèi)星發(fā)射失敗的陣痛。東方紅三號(hào)衛(wèi)星不僅實(shí)現(xiàn)了我國(guó)通信衛(wèi)星研制技術(shù)的跨越，也為中國(guó)航天事業(yè)提供了一個(gè)高可靠的通信衛(wèi)星平臺(tái)。

2000年，瞄準(zhǔn)國(guó)際一流水平的東方紅四號(hào)開始立項(xiàng)研制，衛(wèi)星平臺(tái)的設(shè)計(jì)壽命提升為15年，攜帶的轉(zhuǎn)發(fā)器增加到52路。當(dāng)時(shí)東方紅四號(hào)通信衛(wèi)星的市場(chǎng)目標(biāo)不僅是要占領(lǐng)國(guó)內(nèi)，而且還要走出去搶占國(guó)際市場(chǎng)。

在東方紅四號(hào)通信衛(wèi)星平臺(tái)研發(fā)的同時(shí)，他們還在進(jìn)行著東方紅四號(hào)市場(chǎng)的開拓，2002年5月，與鑫諾衛(wèi)星通信有限公司簽署了鑫諾二號(hào)衛(wèi)星采購(gòu)訂貨合同;2004年5月，參與尼日利亞通信一號(hào)衛(wèi)星整星研制和發(fā)射項(xiàng)目的招標(biāo)，從美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等21家公司中脫穎而出，成功奪標(biāo)。

張偉：東方紅四號(hào)衛(wèi)星，它的重量就達(dá)到了5到5.5噸，載荷的能力達(dá)到600公斤左右，這個(gè)水平實(shí)際上跟當(dāng)時(shí)國(guó)際的先進(jìn)水平，基本上保持在一條水平線上，所以通過東方紅四號(hào)，我們實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了從跟跑向并跑的一個(gè)轉(zhuǎn)型的過程。

2010年，著眼于未來(lái)20年大功率通信衛(wèi)星的的需求，高承載、大功率、長(zhǎng)壽命、可擴(kuò)展的新一代東方紅五號(hào)衛(wèi)星開始立項(xiàng)研制，同時(shí)航天科技集團(tuán)五院也在跟蹤世界最前沿的技術(shù)，擴(kuò)展原有衛(wèi)星平臺(tái)的技術(shù)水平。為了提高通信衛(wèi)星的有效載荷，他們要把電子系統(tǒng)做的越來(lái)越小。

航天科技集團(tuán)五院副主任設(shè)計(jì)師宮江雷：這幾臺(tái)產(chǎn)品，其實(shí)就是我們整個(gè)通信衛(wèi)星上的綜合電子系統(tǒng)，依托的一個(gè)硬件產(chǎn)品，現(xiàn)在的這4臺(tái)產(chǎn)品其實(shí)是代替了之前的20多臺(tái)產(chǎn)品，之前的包括數(shù)量，體積都是比較大的，我們已經(jīng)減少了50%左右，這在整個(gè)國(guó)際上也是一個(gè)比較領(lǐng)先的一個(gè)水平。

跟蹤世界前沿技術(shù)，在一些技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)超越，這是航天科技集團(tuán)五院在通信衛(wèi)星發(fā)展中的必然選擇。陳粵2008年博士畢業(yè)之后，來(lái)到航天科技集團(tuán)五院負(fù)責(zé)通信衛(wèi)星的控制推進(jìn)研制工作。工作剛剛兩年多，他就向院里提出進(jìn)行通信衛(wèi)星無(wú)工質(zhì)電磁推進(jìn)的研究，當(dāng)時(shí)這項(xiàng)研究還存在巨大的爭(zhēng)議。

航天科技集團(tuán)五院副主任設(shè)計(jì)師陳粵：大家最主要的疑點(diǎn)是在于，這項(xiàng)技術(shù)可能現(xiàn)在科學(xué)原理上，還沒有完全說(shuō)清的情況下，就在工程上進(jìn)行研發(fā)，是不是風(fēng)險(xiǎn)很大，是不是存在著原理性的錯(cuò)誤，這是主要的爭(zhēng)議點(diǎn)。

在太空中的通信衛(wèi)星需要調(diào)整姿態(tài)和軌道維持，所以衛(wèi)星都會(huì)攜帶大量的推進(jìn)劑，傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)方式就是靠推進(jìn)劑氧化產(chǎn)生推力。而現(xiàn)在衛(wèi)星上開始應(yīng)用的電推進(jìn)方式，則是把攜帶的工質(zhì)氣體進(jìn)行電離，然后把離子體噴射出去產(chǎn)生推力，這兩種推進(jìn)方式都是需要攜帶工質(zhì)，也就是推進(jìn)劑和氣體。

陳粵：形象地說(shuō)就是儲(chǔ)箱里面存的這些液體或者氣體，一旦這些工質(zhì)使用光了，那么發(fā)動(dòng)機(jī)就不能再使用了，壽命就到了。而我們現(xiàn)在這種推進(jìn)方式，這種電磁推進(jìn)，它就是只要有電，只要設(shè)備能正常工作，它就能夠工作，就能產(chǎn)生推力。

沒有任何技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，也沒有任何國(guó)外資料的參考，這項(xiàng)技術(shù)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都處在技術(shù)試驗(yàn)的起步階段，陳粵和他的團(tuán)隊(duì)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

為了鼓勵(lì)年輕人創(chuàng)新，航天科技集團(tuán)五院設(shè)立研發(fā)專項(xiàng)基金、博士成長(zhǎng)專項(xiàng)基金等給予資金支持，而且對(duì)于研發(fā)核心人員三年不做業(yè)務(wù)考核，并在人員、實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面給予大力支持，確保他們專心做技術(shù)研究。

陳粵：通過我們?cè)嚎萍嘉淖灾餮邪l(fā)基金，我們所內(nèi)的自主研發(fā)的基金，去支持我們，讓我們能夠心無(wú)旁鶩地，不用去擔(dān)心條件保障的這種情況下，能夠心無(wú)旁鶩地一心去做這個(gè)事，可以說(shuō)這就像一種孵化，如果沒有當(dāng)初這種孵化條件，我們就不會(huì)有現(xiàn)在的這個(gè)進(jìn)展。

記者采訪中了解到，目前，代表著我國(guó)通信衛(wèi)星達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的東方紅五號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，有待在軌驗(yàn)證。東方紅五號(hào)平臺(tái)整星功率達(dá)到30000瓦，有效載荷超過2000公斤、攜帶的轉(zhuǎn)發(fā)器路數(shù)達(dá)到120路，一些技術(shù)指標(biāo)超過發(fā)達(dá)國(guó)家水平。東方紅五號(hào)平臺(tái)上面的絕大部分產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的國(guó)產(chǎn)化，自主可控，不再依賴于進(jìn)口。

半小時(shí)觀察：航天，中國(guó)最閃亮的“名片”

從第一顆東方紅一號(hào)衛(wèi)星，到具有世界領(lǐng)先水平的東方紅五號(hào)衛(wèi)星，我國(guó)通信衛(wèi)星的發(fā)展走過了從無(wú)到有，從跟隨到并跑的發(fā)展之路。

通信衛(wèi)星的發(fā)展水平代表著一個(gè)國(guó)家在航天科技領(lǐng)域的科技水平，也是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要體現(xiàn)。盡管我們?cè)诎l(fā)展通信衛(wèi)星的道路上經(jīng)歷過失敗、挫折，但是我們用短短幾十年的時(shí)間，終于走在了國(guó)際通信衛(wèi)星的前列。

這是廣大航天科技工作者的默默無(wú)私奉獻(xiàn)的結(jié)果，也是老一輩航天人精神的延續(xù)。