2月23日，我國首顆超百Gbps容量的高通量衛(wèi)星中星26號衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星是我國目前通信容量最大、波束最多、最復雜的民商用通信衛(wèi)星。作為衛(wèi)星有效載荷研制單位，航天科技集團五院西安分院在載荷升級研制上再獲重大突破。
從我國首顆高通量衛(wèi)星中星16號衛(wèi)星算起，西安分院已為多顆高通量衛(wèi)星研制有效載荷，并通過載荷系統(tǒng)的不斷升級，持續(xù)提升我國高通量衛(wèi)星服務(wù)能力，助推衛(wèi)星通信容量實現(xiàn)從20Gbps到100Gbps的躍升，在航空、航海、遠程教育與醫(yī)療、自然災(zāi)害應(yīng)急通信、自然保護區(qū)監(jiān)測等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮重要作用。
從開辟新領(lǐng)域到駛?cè)肟燔嚨?/strong>
2017年4月12日，我國首顆Ka頻段高通量衛(wèi)星中星16號衛(wèi)星成功發(fā)射，進一步拓展了我國衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，標志著我國進入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時代。
在該衛(wèi)星上，西安分院承擔研制的天線分系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)讓中星16號衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實。西安分院采用星地一體化設(shè)計思路，充分考慮衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶互聯(lián)網(wǎng)通信需求、用戶終端的類型以及地面關(guān)口站的選址和信號在雨雪環(huán)境中的衰減情況，開展了針對性的有效載荷設(shè)計與研制，確保了衛(wèi)星功能的實現(xiàn)。
2019年12月27日，承載著新領(lǐng)域、新技術(shù)、新產(chǎn)品試驗使命的實踐二十號衛(wèi)星成功發(fā)射。在該星上，西安分院研制了代表我國高通量衛(wèi)星發(fā)展方向的Q/V載荷，這也是國際航天在高通量衛(wèi)星研制上的重要方向。
▲ 實踐二十號衛(wèi)星模擬圖
使用Q/V載荷的高通量衛(wèi)星能夠大大提高偏遠地區(qū)寬帶互聯(lián)網(wǎng)的能力，并且更為高效、成本更低。采用傳統(tǒng)技術(shù)的衛(wèi)星，一個地面關(guān)口站的容量最多達10Gbps；而實踐二十號衛(wèi)星通過Q/V載荷則能達到40Gbps，相當于建設(shè)了4個地面關(guān)口站。
容量升級 技術(shù)升級 服務(wù)升級
2020年7月，作為我國首個Ku頻段高通量寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的首發(fā)星，亞太6D衛(wèi)星成功發(fā)射。在該星上，西安分院承擔了轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)及跟蹤子系統(tǒng)的研制任務(wù)，該星通信容量達50Gbps。
▲ 西安分院亞太6D衛(wèi)星有效載荷研制團隊
與中星16號衛(wèi)星相比，亞太6D衛(wèi)星同樣使用的是多波束天線，形成對地面的“蜂窩式”覆蓋。由于亞太6D衛(wèi)星要兼容此前發(fā)射的通信衛(wèi)星頻率，所以天線饋源陣“蜂窩”的每個孔的大小也不一樣，在保證面向亞太地區(qū)規(guī)模覆蓋的情況下，可為重點區(qū)域的多個目標用戶提供服務(wù)。為了保證衛(wèi)星功率資源的靈活分配和應(yīng)用，西安分院在該星上應(yīng)用了Ku頻段寬帶多通道混合矩陣放大器。它可以在地面應(yīng)用熱點或降雨造成信號衰減的情況下，實現(xiàn)衛(wèi)星信號輸出功率的動態(tài)調(diào)整。
亞太6D衛(wèi)星在軌運行后，為偏遠地區(qū)用戶提供了高質(zhì)量的寬帶上網(wǎng)服務(wù)。衛(wèi)星還實現(xiàn)了功能自定義，融合打電話、廣播電視節(jié)目轉(zhuǎn)播及上網(wǎng)功能，衛(wèi)星容量的利用率和靈活性顯著提高。
2022年11月，中星19號衛(wèi)星發(fā)射成功。這是我國首顆創(chuàng)新型業(yè)務(wù)深度融合的多功能通信衛(wèi)星。在充分借鑒成熟載荷研制經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，西安分院結(jié)合衛(wèi)星特點開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)驗證，大幅提升了載荷可靠性。
達到國際水平 惠及更多用戶
中星26號衛(wèi)星的通信容量達100Gbps，能滿足百萬個用戶終端同時使用，最高通信速率可達450Mbps，整體性能達到國際水平。西安分院承擔了該星轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)、標校子系統(tǒng)和跟蹤子系統(tǒng)的研制工作。
中星26號衛(wèi)星配備了50路轉(zhuǎn)發(fā)器，是迄今為止轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量最多的衛(wèi)星。同時，還配備了5副天線和一套標校子系統(tǒng)，可讓衛(wèi)星信號覆蓋至中國國土及周邊鄰國等更加廣袤的區(qū)域。
▲ 中星26號衛(wèi)星合罩
針對中星26號衛(wèi)星長壽命、大容量、廣域覆蓋的應(yīng)用特點，西安分院研制團隊深化星地一體化設(shè)計理念，通過對用戶波束寬度、功率、帶寬等維度進行優(yōu)化分配，使衛(wèi)星系統(tǒng)既滿足現(xiàn)有市場需求，也適應(yīng)未來一定時間的市場變化。此外，研制團隊通過開發(fā)軟件模擬多種影響因素，評估出最適宜的地面信關(guān)站建站數(shù)量及選址地點，最大程度保證了系統(tǒng)可用性。
▲ 西安分院中星26號衛(wèi)星有效載荷研制團隊
在高通量衛(wèi)星有效載荷研制過程中，西安分院堅持走產(chǎn)品自研之路，對標國際一流水準開展自主創(chuàng)新，多種關(guān)鍵產(chǎn)品實現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)品性能得到提升，持續(xù)推動我國高通量衛(wèi)星有效載荷技術(shù)升級，為我國高通量衛(wèi)星技術(shù)水平提升貢獻了重要力量。
