新華社北京6月9日電 題：“把基站搬到衛(wèi)星上”：天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)試驗衛(wèi)星“天象”1、2星三大看點

新華社記者胡喆、蕭海川

看著壯闊無邊的大洋，想到網(wǎng)絡(luò)世界沖浪？身處萬米之高的航班，想讓手機時刻在線？這樣的想法，正逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實。

日前，長征十一號海射運載火箭順利升空，成功將七顆國產(chǎn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。其中頂著“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)試驗衛(wèi)星”名頭的“天象”1、2星，將為幫助實現(xiàn)“實時互聯(lián)”出一份力。新華社記者走進“兄弟倆”的誕生地——中國電子科技集團有限公司，一探它們的神奇本領(lǐng)。

名叫“天象”，有故事

“天象”一語，彰顯出這兩顆衛(wèi)星的雄心。作為由中國電科牽頭研制的衛(wèi)星，它們是國內(nèi)首個實現(xiàn)傳輸組網(wǎng)、星間測量、導(dǎo)航增強、對地遙感等功能的綜合性低軌衛(wèi)星。雙星并峙，則是未來低軌道星座系統(tǒng)建設(shè)的最簡網(wǎng)絡(luò)模型。

“隨著人類活動空間的不斷拓展、全球空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，建設(shè)高軌、低軌和地面建設(shè)相互聯(lián)結(jié)‘天地一體化信息網(wǎng)’已是大勢所趨。”“天象”衛(wèi)星項目總設(shè)計師、中國電科首席專家孫晨華透露，這張網(wǎng)的低軌接入網(wǎng)規(guī)劃有60顆綜合衛(wèi)星與60顆寬帶衛(wèi)星。利用星間鏈路與星間路由技術(shù)，在極少數(shù)地面關(guān)口站的支持下，就能實現(xiàn)全球無縫窄帶與寬帶機動服務(wù)。

低軌接入網(wǎng)，也叫作低軌星座系統(tǒng)。貌似高冷的技術(shù)名詞，卻已在我們生活中有所應(yīng)用。譬如為人所熟知的銥星、全球星、OBCOMM星等三大系統(tǒng)，就是在軌運營的低軌接入網(wǎng)。然而，這一領(lǐng)域?qū)χ袊鴣碚f仍是空白。

“空間頻率資源是有限的，并且低軌接入網(wǎng)技術(shù)十分復(fù)雜、建設(shè)難度大。”孫晨華說，尤其是高動態(tài)多軌道多星條件下的星地、星間傳輸組網(wǎng)協(xié)議體系，“看不見、摸不著，卻是系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和靈魂，是系統(tǒng)能否正常運行的關(guān)鍵”。

衛(wèi)星專家表示，“天象”1、2星雖是兩顆低軌試驗小衛(wèi)星，意義卻并不小。“兄弟倆”希望通過微小型平臺、微小型載荷、小代價的軟件定義、軟件重構(gòu)等方式，為今后我國低軌接入網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)驗證和支撐。

衛(wèi)星雖小，本領(lǐng)強

“天象”1、2星，每顆衛(wèi)星僅重65公斤，刨去燃料、太陽能板、外結(jié)構(gòu)等部件，留給地面科研人員的有效載荷不足15公斤。然而，就是在如此有限的條件下，兩顆衛(wèi)星實現(xiàn)了“濃縮的都是精華”。

據(jù)中國電科介紹，衛(wèi)星上搭載有國內(nèi)首個基于“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”功能的天基路由器。兩顆衛(wèi)星已實現(xiàn)基于低軌星間鏈路的組網(wǎng)傳輸，并構(gòu)建起基于軟件重構(gòu)功能的開放式驗證平臺。這些功能的實現(xiàn)，在國內(nèi)均屬首次。

孫晨華表示，在衛(wèi)星上，科研人員構(gòu)建了一個地面指令、地面上載、衛(wèi)星軟件重加載的開放試驗平臺。由于衛(wèi)星一旦上天，就不可能通過硬件集成的方式增加新的功能。開放平臺意味著一旦有需要，就可以通過軟件來定義新的功能，實現(xiàn)小衛(wèi)星功能的拓展，或者實現(xiàn)新的功能組合。

“天象”衛(wèi)星搭載有國內(nèi)首個適應(yīng)高動態(tài)條件的天基路由器。孫晨華說，這是衛(wèi)星搭載的一項關(guān)鍵核心技術(shù)。天基路由器包含路由計算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)兩項技術(shù)。路由計算非常復(fù)雜，資源消耗量大，對中央處理器的要求比較高。“天象”衛(wèi)星，實現(xiàn)了路由計算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的分離。路由計算由地面負(fù)責(zé)，減輕了衛(wèi)星的算力負(fù)擔(dān)。

星間鏈路，是衛(wèi)星裝載的另一項關(guān)鍵核心技術(shù)。據(jù)介紹，天象衛(wèi)星的星間鏈路采用了高動態(tài)的傳輸體制，通過較高速率的可靠的組網(wǎng)傳輸，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)、圖片、語音、視頻信息在星間、星地傳輸。通俗地說，兩顆天象小衛(wèi)星通過星間鏈路實現(xiàn)“信息共享”。

正是通過天基路由器、星間鏈路、天基網(wǎng)絡(luò)控制三者分工協(xié)同、緊密合作，星間組網(wǎng)傳輸才得以實施。它們就如同地面網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)硬件、傳輸協(xié)議與光纖，讓原本孤單的小衛(wèi)星通聯(lián)為一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

未來服務(wù)，前景廣

受訪的衛(wèi)星專家表示，“天象”衛(wèi)星利用先進的技術(shù)，不僅能實現(xiàn)雙星組網(wǎng)傳輸，包括各種信息數(shù)據(jù)、語音、視頻、圖片的高質(zhì)量實時傳輸，還兼具星間測量、導(dǎo)航增強、對地遙感等多項功能。

天象衛(wèi)星項目副總設(shè)計師蔚保國說，本次兩顆組網(wǎng)的多功能綜合低軌小衛(wèi)星，構(gòu)建了低軌導(dǎo)航增強運控原型系統(tǒng)和地面監(jiān)測評估系統(tǒng)，可為后續(xù)低軌接入網(wǎng)實時精密定軌、星座構(gòu)型保持、通導(dǎo)協(xié)同增強的科學(xué)試驗提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，未來對提升北斗導(dǎo)航增強以及廣域高精度無人駕駛導(dǎo)航定位能力具有重要意義。

對公眾而言，兩顆肩負(fù)探路意義的小衛(wèi)星，或為滿足實時在線的需要掀開新篇章。技術(shù)專家表示，今后衛(wèi)星通信將更加普及，可以為用戶提供成本更加低廉、信號更加優(yōu)質(zhì)、速率更高的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，實現(xiàn)個人在移動通信困難的特殊場景中的“通信自由”。同時，它也為物聯(lián)網(wǎng)進入尋常百姓家提供更大的技術(shù)便利。

孫晨華說，低軌接入網(wǎng)建成后，將填補我國低軌星座的空白。這將為國內(nèi)、國際用戶，為我國以及“一帶一路”沿線國家乃至全球用戶，提供天基物聯(lián)網(wǎng)、天基航空航海監(jiān)視、移動寬帶接入的無死角信息服務(wù)。（完）