30多年夙愿終成：中國進(jìn)入衛(wèi)星移動(dòng)通信手機(jī)時(shí)代！

　　8月6日凌晨，我國第一顆地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星天通一號(hào)01星在長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭的托舉下呼嘯升空。

　　天通一號(hào)01星是我國首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，它將為我國國土及周邊海域的各類手持和小型移動(dòng)終端設(shè)備提供語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)，其成功發(fā)射標(biāo)志著我國進(jìn)入到了衛(wèi)星移動(dòng)通信的手機(jī)時(shí)代，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有重要的里程碑意義。

　　30多年的夙愿

　　天通一號(hào)衛(wèi)星的用戶終端可以實(shí)現(xiàn)小型化、手機(jī)化。

　　對(duì)于我國這樣一個(gè)幅員遼闊、人口分布不均、自然災(zāi)害頻發(fā)的大國來說，發(fā)展衛(wèi)星移動(dòng)通信是必然要求。

　　從1984年發(fā)射第一顆試驗(yàn)通信衛(wèi)星東方紅二號(hào)至今，我國已經(jīng)發(fā)射了20余顆通信衛(wèi)星。天通一號(hào)01星跟家族的其他兄弟不太一樣，它是一顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，不但能夠?yàn)榇笮偷囊苿?dòng)用戶，如船舶、飛機(jī)及車輛等提供通信服務(wù)，還能為手持終端提供通信服務(wù)。

　　由于移動(dòng)通信衛(wèi)星具有覆蓋區(qū)域廣、不受地理障礙限制和終端設(shè)備體積小等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展和應(yīng)用越來越受到各國的重視。

　　地面移動(dòng)通信系統(tǒng)由于受到地面基站覆蓋區(qū)域的限制，往往邊遠(yuǎn)山區(qū)以及戈壁、森林等地區(qū)不能實(shí)現(xiàn)通信的全覆蓋。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國地面移動(dòng)通信覆蓋率嚴(yán)重不足，但對(duì)于“站得高，看得遠(yuǎn)”的移動(dòng)通信衛(wèi)星而言，就不存在這一問題了。

　　天通一號(hào)01星總設(shè)計(jì)師陳明章告訴記者：“在地面段，天通一號(hào)衛(wèi)星的用戶終端可以實(shí)現(xiàn)小型化、手機(jī)化?！?/p>

　　為了讓記者更加直觀了解用戶終端的大小，陳明章翻出手機(jī)相冊中天通一號(hào)衛(wèi)星手機(jī)式終端和一般通信衛(wèi)星小型化終端的照片。

　　記者看到，天通一號(hào)衛(wèi)星手機(jī)式終端的尺寸和日常使用的智能手機(jī)基本相同，而一般通信衛(wèi)星的小型化終端的尺寸與家用兩門冰箱相仿。

　　終端設(shè)備尺寸和體積大幅減小的背后是移動(dòng)通信衛(wèi)星的技術(shù)高門檻。我國從萌生設(shè)計(jì)這種衛(wèi)星的想法到真正實(shí)現(xiàn)，一走就是30多年。

　　在上世紀(jì)90年代初期，以童鎧院士為代表的航天人在我國地面移動(dòng)通信系統(tǒng)蓬勃發(fā)展時(shí)就對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信做了專題研究，分析了衛(wèi)星移動(dòng)通信與地面移動(dòng)通信對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國家安全的影響，認(rèn)為對(duì)于我國這樣一個(gè)幅員遼闊、人口分布不均、自然災(zāi)害頻發(fā)的大國來說，發(fā)展衛(wèi)星移動(dòng)通信是必然要求。

　　2008年的汶川大地震讓我國深刻感受到了發(fā)展移動(dòng)通信衛(wèi)星的必要性和緊迫性。大地震爆發(fā)后，災(zāi)區(qū)通信中斷、道路不通，汶川成了一座孤島。掌握災(zāi)區(qū)第一手信息對(duì)展開后續(xù)救援工作極為重要，由于當(dāng)時(shí)沒有國產(chǎn)移動(dòng)通信衛(wèi)星，國際海事通信衛(wèi)星發(fā)揮了很大的作用。

　　汶川大地震之后，我國立即啟動(dòng)了自主移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)的立項(xiàng)論證，決心填補(bǔ)移動(dòng)衛(wèi)星通信領(lǐng)域的空白。2010年，該項(xiàng)目正式立項(xiàng)，并得到了政府專項(xiàng)基金的支持。

　關(guān)鍵技術(shù)多、難度大

　　天通一號(hào)的載重比是目前東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)中最低的。

　　新型天線靈敏度高、可收縮，無源互調(diào)(PIM)指標(biāo)達(dá)到要求。

　　我國進(jìn)入地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星俱樂部。

　　天通一號(hào)基于我國成熟的東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)研制，它的研制成功讓東四平臺(tái)的能力得到了進(jìn)一步提升和擴(kuò)展。

　　陳明章解釋說：“由于衛(wèi)星采用了新型天線、單機(jī)集成技術(shù)等新設(shè)備和新技術(shù)，衛(wèi)星的載重比、散熱能力等均實(shí)現(xiàn)了突破，這也是進(jìn)一步挖掘了東方紅四號(hào)平臺(tái)的潛力?！?/p>

　　載重比是衡量衛(wèi)星性能的重要指標(biāo)之一，目前有兩種解釋：一種是衛(wèi)星有效載荷與整星發(fā)射質(zhì)量的比;一種是載荷重量與轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量的比。

　　現(xiàn)在，較為通用的是第二種解釋，它直接反映了單路轉(zhuǎn)發(fā)器的效能，其重量越小，衛(wèi)星的效能越高，可創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值就越大，因此，載重比數(shù)值越小越好。而天通一號(hào)的載重比是目前東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)中最低的。

　　作為我國首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，天通一號(hào)關(guān)鍵技術(shù)多，難度大。新型天線技術(shù)則是重中之重。

　　“采用新型天線是當(dāng)今國際移動(dòng)通信衛(wèi)星的主流做法，也是移動(dòng)通信衛(wèi)星的一個(gè)重要特征。”陳明章告訴記者。

　　運(yùn)行在離地面3萬多公里高的衛(wèi)星要接收到尺寸像手機(jī)大小的手持式地面終端發(fā)出的信號(hào)，衛(wèi)星天線就要有很高的靈敏度。天線接收范圍越大，靈敏度也越高，發(fā)射功率也越大，越利于小型地面終端接收信號(hào)。

　　目前，國際移動(dòng)通信衛(wèi)星普遍采用新型天線，天通一號(hào)的天線也是如此

　　。陳明章介紹說：“新型天線采用可收縮設(shè)計(jì)，收起來時(shí)尺寸很小，而工作尺寸則是收起來的好幾倍，展開之后非常壯觀。”

　　大部分運(yùn)載火箭的整流罩直徑都在一定范圍之內(nèi)，采用新型天線才可能騰出空間，將更多的載荷裝入有限的空間內(nèi)。

　　經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，新型天線技術(shù)這一“攔路虎”被項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功拿下。

　　無源互調(diào)(PIM)是新型天線的主要難題，具體來說，天線在大功率發(fā)射的同時(shí)由于接收靈敏度高，發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的雜波會(huì)落入接收通道，形成自身干擾，嚴(yán)重影響通信能力。舉個(gè)例子，如果PIM問題不解決，原本可以同時(shí)支持5000路通話的衛(wèi)星，可能只能同時(shí)支持500路通話甚至更低。

　　低PIM技術(shù)是移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是當(dāng)今國際宇航界共同關(guān)注的國際性技術(shù)難題，目前尚無法依靠設(shè)計(jì)手段解決，只能依靠試驗(yàn)、驗(yàn)證技術(shù)來驗(yàn)證，國際上也如此。