
近期我国在卫星通信与卫星导航两大领域先后公布关键试验进展,西昌卫星发射任务与北斗配套激光测距技术成果相继对外披露。两项成果分属天地通信组网、高精度卫星定轨两大方向,并非一蹴而就的技术弯道超车,却是国内天地一体化信息基础设施建设进程里的关键节点。
一边在探索普通手机无外接设备接入卫星宽带网络,一边依靠激光测距持续夯实北斗定位底层精度,两项技术落地后,将从民生通信、测绘导航、应急保障等多个领域逐步改变现有应用格局。
5月31日凌晨2时07分,长征二号丁运载火箭于西昌卫星发射中心完成发射,顺利将卫星互联网技术试验卫星送入预定轨道。
官方发布内容简练,仅标注任务为开展卫星互联网相关技术验证,结合行业公开信息来看,本次卫星由相关商业航天单位牵头研制,并非航天五院研发,航天五院过往承担空间站、嫦娥、天问等重大航天器研制,也参与多轮卫星互联网预研项目,二者研发主体需要区分。
现阶段市面上量产机型搭载的卫星通信功能,多聚焦单向短信、短时语音通话。受卫星轨道高度、手机射频硬件限制,使用时需要开阔无遮挡环境,建筑物、林木遮挡都会直接中断信号,无法承载短视频、视频通话、网页浏览等宽带业务。
出现这类使用短板存在客观技术限制:传统通信卫星轨道位置偏高,太空到地面的信号传输损耗大;智能手机硬件设计适配地面基站短距离通信,发射功率、天线配置没有针对远距卫星通信优化。
本次入轨试验卫星核心验证两项关键技术:普通智能手机不外接天线、专用终端,直接接入卫星宽带网络;地面蜂窝网络与卫星通信网络自动漫游切换。
试验目标速率对标现有 4G 移动通信水准,属于工程阶段性目标,距离商用落地仍要反复在轨校验。此前年初中国移动也曾发射同类型试验卫星,开展同款手机直连卫星实测,连续两次针对性发射,说明国内手机直连卫星已经跳出理论论证,进入多轮在轨实测环节。
对标星链现有商用服务,能清晰看出两条技术路线的差异化布局。星链在轨卫星数量超 5500 颗,部署轨道约 550 公里;
当前开放的手机直连业务仅支持文字短信PP电子收发,稳定语音通话、宽带上网仍处在研发规划中,马斯克也曾公开表示高速手机卫星上网短期内无法落地。
星链发展思路为先大批量部署卫星完成全球覆盖,后续依托在轨存量卫星迭代通信性能;我国研发思路优先攻克单星宽带直连手机的核心技术,完成关键技术验证后,再循序渐进扩充卫星数量完善组网覆盖。
美国后续放开星链轨道高度限制、探索低轨组网方案,侧面印证低空宽带卫星通信的技术价值,但不能直接等同于我方技术全面领先,只是不同研发路径带来的发展节奏差异。
不少身处城区、5G 全覆盖区域的用户,很难直观感受到卫星通信的实用价值,事实上我国国土范围辽阔,山地、荒漠、远海等区域地面基站铺设成本极高,超六成国土缺少常态化地面移动通信覆盖,大量县域、乡村边缘地带室内通信信号偏弱。
这项卫星宽带技术并非面向城市用户打造的附加功能,核心价值在于补齐地面通信体系的天然短板。从实地应用场景来看,新疆高寒山区冬季暴雪封山极易造成地面通信设施受损中断;
过往野外遇险救援,救援人员只能配备造价高昂、便携性差的专业卫星电话;国内超百万远洋捕捞从业者驶离近海基站覆盖范围后手机失联;
海事卫星通话资费偏高,日常报平安成本居高不下。除此之外,野外电力巡检人员、长线货运司机、山地户外作业人员,常年面临无地面信号的困扰。
未来手机直连卫星宽带落地之后,上述人群可依托普通手机在无基站区域发送定位、传输图文与短视频,大幅提升野外遇险后的自救与救援效率。
放眼全球地缘案例,多地冲突中地面通信基础设施极易遭受损毁,卫星通信成为应急通信兜底选项,也让各国意识到自主可控太空通信网络的战略意义。我国稳步推进自研卫星互联网建设,目的是完善国家通信备份体系,筑牢通信安全底层保障。
在卫星通信试验推进同期,我国卫星激光测距技术取得阶段性科研成果,相关论文刊发于《地球与行星物理论评(中英文)》。科研团队依托 60 厘米口径激光望远镜,搭建起 5kHz 高重复频率毫米级卫星激光测距系统;
攻克激光器脉冲宽度、单光子探测器时间抖动两大精度制约瓶颈,多项测距指标实现升级。实测数据显示,地面靶标测距精度从原先 6 至 8 毫米优化至 2 至 3 毫米,年均稳定精度 2.4 毫米;
在轨卫星整体测距精度由 6 至 10 毫米收窄至 2 至 4 毫米,地球同步轨道北斗卫星测距精度达到 1.9 毫米,对标国际通用 Lageos 卫星校验标准,关键精度参数达到国际先进水准。
卫星激光测距是北斗精密定轨的核心支撑技术,测距精度越高,北斗在轨卫星轨道测算误差越小,最终落地到民用、工业领域的定位精度就越高。
当前北斗三号系统依托星间链路优化定轨能力,公开数据显示,增加星间链路后卫星轨道测算误差大幅缩减,现阶段北斗精密单点定位水平精度优于 0.3 米。
本次激光测距突破,能够持续优化北斗卫星轨道测算数据,为北斗现有在轨卫星升级、新一代北斗研发夯实技术底座,从技术逻辑上看,现有 0.3 米的民用精密定位指标存在继续优化空间,但精度提升需要多技术协同迭代,不会在短期内骤然跨越式升级。
按照已披露规划,新一代北斗先导试验卫星计划 2027 年前后发射,2029 年启动组网卫星发射,2035 年完成新一代北斗系统整体建设,新系统采用高低轨混合星座架构,规划攻克室内、水下、深空导航等现有技术难点。
目前北斗服务落地 140 余个国家,业务辐射全球 200 多个国家及地区,2024 年北斗相关产业整体产值突破 5000 亿元。多数智能手机在导航时会自动择优接入北斗信号;
普通用户在日常打车、地图导航时,大多在无意识中使用北斗服务,北斗产业早已跳出单一导航应用范畴,渗透至农林、海运、测绘等诸多实体经济领域。
综合行业研发进度,手机卫星宽带全面民用普及无法在短短三至五年全盘落地,3-5 年是局部区域试点、机型适配落地的合理周期,全国大范围商用需要更长周期打磨,整体落地需要跨越三大现实难关。
第一是卫星组网建设,单颗试验卫星覆盖范围有限,想要实现全国全域卫星宽带覆盖,需要依托长征五号、长征八号等大推力运载火箭分批发射组网卫星,受制于火箭发射排期、卫星量产速度,组网是循序渐进的长期工程。
第二是手机硬件适配,现行在售手机天线、射频硬件基于地面移动通信设计,原生适配卫星宽带的机型需要硬件重新调校。
目前全球 5G 卫星通信统一标准落地,华为、小米、OPPO、vivo、高通等上下游企业均在布局相关芯片与专利,后续新款智能手机会逐步原生兼容卫星通信功能。
第三是资费定价,受卫星制造、火箭发射、在轨运维高额成本约束,卫星宽带短期内很难做到和地面流量套餐同价,国内运营商提出亲民化定价方向,意在持续压降使用成本,后续会依托规模化组网逐步下调资费,参考海外星链高昂包月资费,国产化规模化后在价格层面具备优化空间。
北斗配套激光测距技术也在朝着小型化、智能化研发,后续技术成果除服务北斗定轨外,还将拓展至深空航天器测距、太空碎片精密监测等新兴领域。
从单一技术攻关到两大领域同步突破,国内卫星通信与北斗导航走过多年技术沉淀周期,两项成果不会立刻改变普通人当下的手机使用与导航习惯;
但顺着产业化节奏稳步落地后,既能补齐国内偏远地区通信空白,又能持续提升国产导航系统综合性能,是我国空天基础设施自主化进程里扎实的阶段性成果。返回搜狐,查看更多
