中国发射一枚超级卫星：飞机高铁上将实现高速上网

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经常在中国旅行的人都知道，在飞行的飞机和远洋轮船上，手机和笔记本电脑无法上网，在高速列车上，手机信号时断时续。然而，随着中国新一代通信卫星的发展，在线聊天、远洋视频娱乐和偏远山区信号的全覆盖将成为现实。

地球静止通信卫星代表了一个国家卫星通信的发展水平。它是构成信息高速公路基础的重要资源，是一个国家综合实力和技术水平的重要体现。

经常在中国旅行的人都知道，在飞行的飞机和远洋轮船上，手机和笔记本电脑无法上网，在高速列车上，手机信号时断时续。然而，随着中国新一代通信卫星的发展，在线聊天、远洋视频娱乐和偏远山区信号的全覆盖将成为现实。

中国自主研发技术打破外国垄断空中国通信

海上视频将不再是梦想

2017年4月12日，中国在西昌卫星发射中心成功发射了长征三号乙运载火箭石坚13号卫星，该卫星完成在轨测试后被命名为中兴16号。这是中国第一颗高通量通信卫星，通信总容量超过20g，真正实现了自主通信卫星的宽带应用。

第五航空航天科学技术研究院(000901)组高级工程师张伟:高通量技术的发展代表了我们现在的地面，你可以用我们的卫星实现视频。本来只能实现一种语音通信功能，但是现在我们可以视频了，所以有一个很大的应用方向:我们的飞机。这是中国首次在通信卫星上使用ka波段宽带通信技术。

事实上，卫星容量就像一条高速公路。本来，通信卫星的C波段和ku波段容量只能容纳两辆车同时前进，所能运载的货物，即信息和数据是有限的。然而，ka频段的卫星容量要大得多，它可以同时在高速公路上行驶10辆或更多的汽车，并且它可以携带比其他频段更多的信息和数据。这项技术的突破意味着，未来可以通过通信卫星随时随地实现宽带互联网接入，特别是在地面通信网络无法覆盖的地区，以及飞机、高速铁路、船舶等交通工具。

张伟:目前，大家都知道在飞机上无法实现交流。随着未来高通量通信卫星(hts)技术的普及，我们也可以在未来基于卫星的飞机上实现我们的通信，包括高速铁路、船舶等。hts是一个非常流行的应用方向。

张伟告诉记者，依托高通量通信卫星技术，未来将建成卫星宽带通信网络。到时候，不管你是在一架10000米高的空飞机上，还是在一条高速铁路上，或是在茫茫大海上的一艘船上，或是在无人居住的沙漠、深山或岛屿上，你都可以高速浏览网络和打视频电话。

目前，第五航天科院集团依托中兴16号高通量卫星，已开发出适用于野外、高速铁路和船舶的卫星移动通信终端产品。由于卫星设计的限制，最初的卫星通信终端尺寸相对较大，通常安装在建筑物或大型车辆上。现在，依靠高通量卫星，通信卫星的终端接收设备可以小型化，普通的家用越野车可以安装。航天科技集团第五研究院高级工程师张戈为记者演示了一种便携式卫星宽带通信系统。该系统具有卫星一键功能，当地面通信网络遭到破坏或中断时，可以快速与地震灾区的网络连接。

除了这种便携式卫星宽带通信系统，张戈领导的团队仍在为高速列车和远洋船舶开发卫星宽带通信系统。

航天科技集团第五研究院高级工程师张戈:目前我们的设备支持500多人，也就是说，如果你把这样的设备安装在一艘豪华油轮上，船上所有的人都可以通过wifi直接上网，也就是说，拿着你的普通手机，连接到船上的wifi。

中兴16号将技术试验与示范应用相结合，首次在地球同步轨道卫星上对地面进行了高速激光通信试验，最高速度为2.4 g。卫星激光通信具有通信容量大、传输距离长、保密性好的优点。如果试验成功，这标志着中国在这一领域达到了国际先进水平。

2016年8月6日，中国在西昌卫星发射中心成功发射了天通一01号卫星，这是中国卫星(600118，诊断单元)移动通信系统的第一颗星，也被称为“中国版海事卫星”，它的成功发射标志着中国进入了卫星移动通信的“手机时代”。

2008年汶川地震后，地震区地面通信网络完全瘫痪。当时，中国没有自己的移动通信卫星系统，不得不租用外国卫星电话进行抗震救灾。国际移动卫星系统已经形成了一批全球性或区域性的移动通信系统，不仅广泛应用于个人通信、海洋运输、近海捕捞、导航空客运等领域，还可以在地震、洪水、霜冻等自然灾害下实现无障碍通信和定位。汶川地震后，天童一号建成。

记者了解到，天通一号卫星的技术指标和能力已经达到国际主流移动通信卫星水平，拥有完全自主的知识产权。特别是天通一号卫星解决了部署超大天线的技术难题，使地面使用的卫星电话终端变得更小、更灵活。

几代研究人员的无私奉献代代相传

让中国的卫星产业从无到有，从落后到领先

近年来，我国通信卫星已成功发射并投入使用，涵盖了当前通信卫星发展的前沿技术和应用，如广播电视直播、高通量宽带卫星、移动通信卫星和数据中继卫星。那时，当我们开始开发卫星时，我们不仅很穷。基础薄弱。在这样的条件下，我们的研究人员坚持自力更生、无私奉献，最终走出了一条中国通信卫星研发之路。这条路虽然不平坦，但也经历了挫折和艰辛。

从东方红一号到东方红四号卫星的真实产品在中国航天科学集团第五研究院展厅展出，见证了中国通信卫星的发展。

东方红一号是老一辈航天科学家和技术人员在当时贫困和经济技术基础薄弱的条件下自力更生研制的第一颗人造地球卫星。由于当时技术水平的限制，它没有通信功能。

第五航天科技集团研究院高级工程师张伟:这颗卫星成功后，实际上是我国人造地球卫星的先驱，但它的意义只是从零开始体现，所以我们的卫星终究会投入使用。

东方红一号成功发射后，为了将通信卫星投入实际使用，以孙家栋、戚发仁为代表的老一辈航天科技人员树立了“完全依靠自己的力量发展中国自己的通信卫星”的信念。经过九年的攻关，东方红二号通信卫星终于研制成功。1984年4月8日，东方红二号实验通信卫星成功发射，使中国成为世界上第五个独立研制和发射地球静止轨道卫星的国家。

受当时电子元器件发展和材料科学研究技术水平的制约，东方红二号卫星载荷小，使用寿命短，卫星只有两个C波段转发器，而当时国际先进通信卫星的C波段转发器已达24个，使用寿命长达十年。

张伟:当时它能提供的能量很小，因为太阳能电池太多了(000591)，所以它能提供的能量很大。因此，当时我国通信卫星在轨寿命较短，即五年，可提供的有效功率很低，所以所谓的转发器信道是几个转发器。

通信卫星的主要负载是转发器，一个转发器可以传输十多套标准清晰度电视节目。通信卫星的负载越大，转发方式越多，这意味着它可以传输更多的广播电视节目，提供更大的通信容量。张伟告诉记者，当时东方红2号不能满足客户的需求，国内就“买星”还是“造星”展开了争论。在当时的情况下，宇航员们别无选择，只能按照当时的国际水平开发东方红三号卫星，技术基础薄弱，设备落后。

张伟:东方红二号是自旋稳定卫星。当我们到达东方红三号时，我们从事的是一颗三轴稳定卫星，它采用了太阳翼法，所以这项技术跨越了几代人，只能继承东方红二号大约20%的技术基础，剩下的80%是基于我国宇航员的自主创新。

从1986年国家项目立项到1997年东方红3号卫星成功发射，经过11年的时间，研究人员解决了数百个技术难题，啃掉了十几块“硬骨头”，经历了第一次卫星发射失败的痛苦。东方红三号卫星不仅实现了中国通信卫星发展技术的飞跃，而且为中国航天事业提供了一个高度可靠的通信卫星平台。

2000年，以国际一流水平为目标的东方红-4开始研制。卫星平台的设计寿命增加到15年，携带的转发器数量增加到52个。当时，东方红四号通信卫星的市场目标不仅是占领国内市场，而且是走出去，抢占国际市场。

在研发东方红四号通信卫星平台的同时，他们还在开发东方红四号的市场。2002年5月，他们与鑫诺卫星通信有限公司签订了购买和订购鑫诺二号卫星的合同；2004年5月，他参与了尼日利亚通信一号卫星整个卫星开发发射项目的投标，从美国、法国、英国等21家公司中脱颖而出，成功中标。

张伟:东方红四号卫星重5到5.5吨，载重约600公斤。这一水平实际上与当时的国际先进水平处于同一水平。因此，通过东方红-4，我们实际上实现了从运行到并行运行的转换过程。

2010年，围绕未来20年大功率通信卫星的需求，新一代高承载能力、高功率、长寿命、可扩展性的东方红五号卫星开始研制。与此同时，第五航空航天科学技术研究院集团也在跟踪世界上最前沿的技术，并扩大原有卫星平台的技术水平。为了提高通信卫星的有效载荷，他们必须使电子系统越来越小。

航天科技集团第五研究院副总设计师龚:这些产品实际上是我们整个通信卫星上的集成电子系统，依靠的是一个硬件产品。现在这四种产品实际上已经取代了20多种以前的产品，其中数量和体积都比较大，已经减少了50%左右，也是全球领先水平。

跟踪世界领先技术，实现某些技术领域的技术超越，是第五航天科技研究院集团发展通信卫星的必然选择。2008年博士毕业后，陈悦来到航天科技集团第五研究院，负责通信卫星的控制和开发。经过两年多的工作，他提出在没有工作介质的情况下研究通信卫星的电磁推进，这在当时仍有争议。

第五航空航天科技集团研究院副主任设计师陈悦:主要的疑问是，这项技术在没有从科学原理上得到充分解释之前，可能会在工程上进行研究和开发，这是一个有重大争议的问题。

泰空的通信卫星需要调整它们的姿态并保持它们的轨道，因此这些卫星将携带大量的推进剂。传统的化学推进方法是通过氧化推进剂产生推力。目前，卫星上应采用的电力推进方式是将运载的工作介质气体电离，然后喷射到离子体上产生推力。两种推进方式都需要携带工作介质，即推进剂和气体。

陈悦:比喻地说，储存在储罐中的液体或气体，一旦工作介质用完，发动机就不能再使用，其使用寿命也就延长了。但是，在我们目前的推进模式下，这种电磁推进，只要有电，只要设备能正常工作，它就能工作并产生推力。

没有可以学习的技术和经验，也没有国外资料的参考。这项技术在国内外都处于技术测试的初级阶段，陈悦和他的团队面临着巨大的挑战。

为了鼓励年轻人创新，第五航空航天科技集团研究院设立了R&D专项基金和博士成长专项基金，提供资金支持。此外，R&D核心人员将在三年内不接受评估，他们将在人员和实验设备方面得到强有力的支持，以确保他们专注于技术研究。

陈悦:通过我院科委的独立研发基金和我院的独立研发基金，我们可以无忧无虑地做这件事，也不用担心条件的保证。可以说，这就像是一次孵化。如果没有孵化条件，我们现在就不会取得这一进展。

据记者采访，目前，代表中国通信卫星达到国际领先水平的东方红五号卫星平台的许多关键技术都取得了重大突破，需要在轨验证。东方红五号平台卫星整体功率达到3万瓦，有效载荷超过2000公斤，搭载转发器数量达到120个，部分技术指标超过发达国家水平。东方红-5平台上的大部分产品可以实现真正意义上的本地化，可以独立控制，不再依赖进口。

半小时观察:航天，中国最亮的“名片”

从第一颗东方红一号卫星到世界领先的东方红五号卫星，中国通信卫星的发展从无到有，从跟随到并行。

通信卫星的发展水平代表了一个国家在航天科技领域的科技水平，也是一个国家综合实力的重要体现。尽管我们在发展通信卫星的道路上经历了失败和挫折，但在短短几十年里，我们终于走在了国际通信卫星的前列。

这是航天科学家和技术人员默默无私奉献的结果，也是老一辈宇航员精神的延续。