【文/觀察者網專欄作者 陳藍】

北京時間2023年11月23日18時，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭，成功將衛(wèi)星互聯(lián)網技術試驗衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，發(fā)射任務獲得圓滿成功。

圖1 衛(wèi)星互聯(lián)網技術試驗衛(wèi)星發(fā)射升空（圖源：互聯(lián)網）

如果您一直關注中國航天，一定會記得幾個月前幾乎一模一樣的一條新聞：

北京時間2023年7月9日19時00分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丙運載火箭，成功將衛(wèi)星互聯(lián)網技術試驗衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，發(fā)射任務獲得圓滿成功。

除了火箭、發(fā)射時間和地點，此次發(fā)射幾乎就是一次復刻。美國軍方的空間物體監(jiān)測系統(tǒng)還發(fā)現，兩次發(fā)射都是一箭多星，上次是兩顆星，這次則是三顆。它們都進入了傾角50度左右、高度1100公里的圓軌道。

那么，是什么樣的衛(wèi)星系統(tǒng)需要國家隊來發(fā)射這樣一個小星座進行試驗？答案已經呼之欲出，那就是1.3萬顆星的星網（又稱國網，以下統(tǒng)一用星網簡稱），我國規(guī)劃的巨型低軌互聯(lián)網星座。

筆者在上篇文章中已經全面介紹了移動衛(wèi)星通信40年的漫長發(fā)展歷史，那么本文就作為它的續(xù)篇，對我國在未來通信技術最重要的發(fā)展方向（沒有之一）——天地融合的寬帶互聯(lián)網星座方面的發(fā)展做一個展望。

雖然低軌寬帶互聯(lián)網星座在30年前就曾成為過媒體熱點，但銥星和全球星的商業(yè)失敗讓比爾·蓋茨等投資者最后知難而退。真正讓低軌衛(wèi)星互聯(lián)網成為現實的是馬斯克的星鏈，目前星鏈衛(wèi)星數量已經超過5000，活躍用戶數量超200萬，而且還在過去一年中實現了盈利。

星鏈讓眾多懷疑論者不得不承認了衛(wèi)星互聯(lián)網的技術可行性。它成功地進行了市場教育，也為包括中國在內的后來者完成了多項技術和商業(yè)驗證：

·衛(wèi)星使用定向多波束平面相控陣天線，保證了容量和信號強度；

·地面移動終端使用平面相控陣天線，用電子定向波束自動跟蹤衛(wèi)星是可行的；

·低軌星座可以實現比地面光纖更短的通信延遲（因消除了光纖內部反射和復雜路由）；

·星間鏈路能進一步縮短通信延遲，減少地面關口站數量，從而降低系統(tǒng)運營成本；

·平板衛(wèi)星技術可行，層疊發(fā)射能實現一箭60星以上；

·使用可復用火箭可以做到每年50次以上的高頻率組網發(fā)射；

·巨型低軌星座技術上是可行的，商業(yè)上是成立的。

圖2 星鏈一箭60星發(fā)射（圖源：SpaceX）

必須承認，在這個領域我們落后了。但事實上，我們起步并不是太晚，我國在十年多前就開始低軌互聯(lián)網星座的規(guī)劃和預研。那么，這些年都發(fā)生了什么？我們先回顧一下。

我國最早嘗試低軌星座的，是我上篇文章中提到過的大唐通信所屬北京信威通信技術公司。這個曾開發(fā)SCDMA（大靈通）、TD-SCDMA、McWill等通信技術的技術公司，后來因連年虧損差點倒閉。2010年商人王靖入主信威后，開始實施低軌通信星座的宏偉計劃。2014年9月，和清華合作研制、號稱國內首顆低軌移動通信衛(wèi)星的“靈巧通信試驗衛(wèi)星”發(fā)射并進行了成功的初步測試，但從此沒了下文。十來年前，國內類似信威的商業(yè)衛(wèi)星項目還有不少，但都未能成正果。

航天科技和航天科工兩大集團早在上個十年就宣布了低軌寬帶“鴻雁”和“虹云”星座。按照規(guī)劃，鴻雁一期由60顆衛(wèi)星組成，整個系統(tǒng)由324顆衛(wèi)星組成，預計于2025年建設完成，可實現覆蓋全球的互聯(lián)網接入?！昂缭啤毙亲媱澃l(fā)射156顆衛(wèi)星實現全球組網，也計劃于2025年完成建設。2018底，兩大工程的首發(fā)驗證星相繼發(fā)射成功，間隔只有7天。但此后都陷入沉寂，兩個項目的組網發(fā)射均未發(fā)生。

迄今為止，國內真正實施、已初步完成組網發(fā)射并投入使用的低軌星座，是國電高科的天啟物聯(lián)網星座。但它只是一個窄帶通信星座，只能用于物聯(lián)網數據采集。天啟也規(guī)劃了寬帶星座，但近幾年民營的銀河航天非常活躍，它已經進行了三次發(fā)射。

2020年1月16日，銀河航天首發(fā)星上天。該衛(wèi)星采用Q/V和Ka頻段，具備10Gbps速率的透明轉發(fā)通信能力，號稱國內首顆低軌寬帶通信衛(wèi)星。2022年3月5日，銀河航天02批6顆星一箭多星發(fā)射成功，單星容量達40Gbps。7顆衛(wèi)星構成的“小蜘蛛網”低軌通信試驗系統(tǒng)傳輸速率超200Mbps，延遲小于30毫秒。但受衛(wèi)星數量限制，通信時長不超過30分鐘。銀河航天曾有過巨型星座計劃，但目前已不再提起。7月23日，銀河航天發(fā)射成功靈犀03星，重點轉到平板衛(wèi)星和柔性電池板等新技術試驗。

其實，在星鏈快速取得巨大成功以后，明眼人都能看得出，我國的這些星座計劃規(guī)模都偏小，性能和星鏈差距甚大，競爭力不足，被打入冷宮也在情理之中。

情況在2020年9月出現了變化。中國在國際電聯(lián)為名為GW的巨型星座注冊了無線電頻率，星座規(guī)模12992顆，分布于500-600公里和1100公里左右兩種高度。你可能注意到，今年發(fā)射的衛(wèi)星互聯(lián)網技術試驗衛(wèi)星就位于其軌道之一。

這才是一個真正對標星鏈的計劃，目前世界上也沒有第三個。它顯然整合了包括“鴻雁”和“虹云”在內的多個原有星座，一舉達到了新的高度。2021年4月，中國衛(wèi)星網絡集團有限公司（簡稱星網公司）在雄安掛牌成立。中國巨型互聯(lián)網星座正式登場。

歸納一下，這些年來，我們一方面密切跟蹤星鏈的進展（所謂摸著鷹醬過河），另一方面不斷自我摸索和低成本試錯，以便制定后發(fā)制人的優(yōu)化方案。所以，我們的進展看起來確實緩慢，但避免了大的方向性錯誤和彎路。巨型星座不可能一夜間從天而降，我們這些預研所積累的技術和經驗，是接下來厚積薄發(fā)的重要基礎。

近來，國內衛(wèi)星互聯(lián)網進展的新聞越來越多，我們能感覺到前進的步伐在不斷加快。

在通信技術方面，天地融合的NTN（非地面網絡）近日一直是關注熱點。它是3GPP 5G-A（5.5G）和未來6G標準的一部分，一旦實現，衛(wèi)星將成為太空基站，手機（包括目前不支持衛(wèi)星通信的存量手機）將能直連衛(wèi)星實現語音通話和寬帶上網。華為、中興等通信設備廠商和中國三大運營商都在緊鑼密鼓地開發(fā)NTN相關產品或進行NTN地面試驗。

9月初，中國移動攜手中興通訊、是德科技共同完成國內首次運營商NR-NTN（寬帶）低軌衛(wèi)星實驗室模擬，成功驗證了NR-NTN透明轉發(fā)和星上再生兩種基本組網模式下的手機直連低軌衛(wèi)星的技術可行性，實現了端到端全鏈路貫通及數據傳輸驗證。11月13日，中國電信聯(lián)合中興通訊等發(fā)布5G NTN技術白皮書。11月21日，華為在重慶發(fā)布了下一代手機直連衛(wèi)星的研究成果，并公布了NR-NTN再生衛(wèi)星在軌測試驗證結果。

10月底，銀河航天公司透露，靈犀03星成功實現了國內首例終端到終端低軌衛(wèi)星通信測試。這意味著用戶將能避免地面信關站，直接使用星上交換設備實現兩個用戶的通話。

在衛(wèi)星技術方面，銀河航天的靈犀03星是我國首款平板式衛(wèi)星，和星鏈衛(wèi)星非常類似。發(fā)射后第四天，靈犀03星堆疊壓緊分離機構在軌分離成功，柔性太陽翼展開，QV天線成功解鎖并展開到位。

11月21日，銀河航天創(chuàng)始人徐鳴在重慶透露，公司正在研制相控陣天線和太陽翼一體化的“翼陣合一”通信衛(wèi)星，目前已完成衛(wèi)星的二維展開關鍵技術攻關。這個技術對未來存量手機直連衛(wèi)星非常重要，因為只有衛(wèi)星裝備了巨大的平面相控陣天線，才能有足夠的發(fā)射功率讓地面手機收到信號，也能接收來自地面極其微弱的信號。美國AST SpaceMobile的藍行者三號衛(wèi)星已經通過實測證明存量手機也能直連衛(wèi)星，它的天線/太陽翼面積達64平方米。