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银河航天首发星完成3分钟视频通话测试——卫星互联网来了

  图① 银河航天首发星技术研发团队正在工作。

图② 2020年1月16日,酒泉卫星发射中心,银河航天首发星即将发射。

(资料图片)

图③ 银河航天首发星的“太阳翼”呈展开状态。

(资料图片)

不久前,银河航天(北京)科技有限公司(以下简称“银河航天”)首发星首次实现3分钟以上通信应用试验。工作人员使用手机连接银河卫星终端提供的WiFi热点,通过这颗5G卫星实现了3分钟视频通话。

这次通话注定将在中国商业航天史上留下浓墨重彩的一笔。这说明,中国商业公司自主研发的首颗低轨5G卫星真的要来了。此前,2月16日,银河航天首发星在轨30天后成功开展通信能力试验,在国际上第一次验证了低轨Q/V/Ka等频段通信。

中国卫星互联网迈大步

商业航天作为典型的战略新兴产业,具有显著的技术牵引及产业带动作用。近年来,美国积极推动商业航天发展,SpaceX(太空探索公司)、蓝色起源等商业航天企业飞速发展,卫星互联网、太空旅游箭在弦上。

在这次“太空赛跑”中,中国商业航天没有缺席。1月16日,银河航天首发星在酒泉卫星发射中心成功发射,它不仅是中国首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星,也是全球首颗低轨高频毫米波卫星。

发射当天,银河航天(北京)科技有限公司创始人徐鸣激动地在朋友圈上发了一组图片,图片里的卫星赫然写着“做一家好公司”6个字。徐鸣说,“做一家好公司”是银河航天创立的初心。一家好公司既要展现科技的力量,又要真正关怀人性,找到科技与人文的交叉点。“首发星成功发射意味着公司在这条路上开了一个好局。”

事实上,创办银河航天已经是徐鸣第二次创业了。此前,他曾与伙伴联合创办猎豹移动,并推动公司成功上市。

首次创业成功后,徐鸣一直在期待新的挑战。2016年,国务院发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《2016中国的航天》白皮书,鼓励引导民间资本参与航天科研生产,大力发展商业航天和卫星商业化应用。

徐鸣等待多时的机会终于来了。2018年4月份,酝酿已久的银河航天正式投入运营,用了不到两年时间,就完成了低轨宽带通信卫星从设计、研发、发射到通信能力试验的全过程,使银河航天成为国内目前估值最高的商业航天企业之一。

跨界人才结构夯实创新基础

一家初创公司要从零开始做中国首颗通信能力为10Gbps的低轨宽带通信卫星,看起来是“天方夜谭”。不过,徐鸣信心十足。因为,不同于任何一家传统航天企业,在银河航天队伍中同时存在着互联网人与航天人,这种跨界人才结构是徐鸣的底气所在。

在过去两年时间里,来自传统航天领域的人才完全换了一种全新工作方式,开始尝试互联网式的“小步快跑”“快速迭代”;对于此前从事互联网科技的人才来说,这相当于进入一个新领域,将晦涩难懂的航天科技转化为“简易输出”,赋予其新的活力。让不同人才从不同角度看待同样的问题,这是银河航天成功创新的内在基因。

徐鸣表示,互联网“小步快跑”“快速迭代”的工作模式,让银河航天在首发星研制过程中开展了大量低成本尝试,如模块化设计、定制化接口芯片、工业化生产加工等,大大降低了研发成本,缩短了研制周期。

作为创业公司,银河航天从创立之初就通过创新努力寻求突破的机会。尤其是当前,Ku/Ka频段资源已趋于饱和,随着频率协调难度日益加大,国际商业通信卫星正逐步向更高频段发展。在这方面,银河航天敢为人先,在首发星中使用技术难度很高的Q/V/Ka等频段。由于没有可借鉴的技术与经验,这无疑是一场充满挑战的征程。

Q/V/Ka等频段作为毫米波频段中最适合开展卫星通信业务的频段,拥有更宽的带宽。

“如果把利用毫米波传输的信息理解为路上的车流,那么利用Q/V/Ka等频段的带宽意味着车更快、路更宽,车流量更大,这同时意味着我们需要更高超的筑路技术。”徐鸣说,要想让路上跑更多车,修建高架桥,让桥上、桥下同时通车是一个不错的解决方案。因此,为实现10Gbps通信速率目标,银河航天也修建了“高架桥”,即采用频段双极化技术实现通信速率翻倍。

此外,为提高系统灵活性,银河首发星还在用户发射段采用多端口放大器(MPA)技术,可以实现多个波束间容量的动态分配。这也是我国首个宽带Ka频段MPA在轨应用,并且所有元器件均实现了国产化。

宽带卫星通信需求亟需满足

如今,一个属于商业航天的时代正在悄然到来。

目前,全球仍有约80%的区域(包括海洋和偏远、欠发达地区等)近50%的人口无法上网。一方面,这些地区往往基础设施薄弱,大规模建设地面网络系统投入巨大,投入产出比严重失衡,卫星通信将为这些区域和人口的网络覆盖提供一种低成本解决方案;另一方面,海域、空域与地面网络连接的难度很大,天基互联网是已知的唯一解决方案。一个很有代表性的数据是,截至2018年底,我国有近4000架民航客机,不过由于我国机载通信业务仍处于起步阶段,其中约90%无法实现后舱网络覆盖。

巨大的互联网鸿沟对宽带卫星通信提出了更高要求。有预测显示,中国5G产业规模将于2025年超过3万亿元,2030年将超过6万亿元,预计可带动10万亿元规模的相关产业收入。这意味着,未来5G卫星将作为一种有效解决方案,与地面5G网络形成互补,打造天地融合的5G网络。

值得注意的是,由于卫星通信服务区域广,且不受地球表面地理环境影响,以低轨宽带卫星星座为代表的卫星互联网不仅将成为5G乃至6G时代实现全球卫星通信网络覆盖的重要解决方案,还有望成为航天、通信、互联网产业融合发展的重要趋势和战略制高点,为国家及地方经济发展提供新动能。

专家表示,随着卫星通信技术的发展,近年来各国纷纷将卫星互联网建设提升为国家战略,并吸引了一批航天及互联网巨头涌入。以美国为例,SpaceX、亚马逊等公司纷纷布局。SpaceX率先布局巨型星座,并已成功发射420颗卫星,标志着美国在该领域进入实质性建设阶段。在当前的国际环境下,卫星互联网建设必须提速。

商业航天迎来巨大产业机遇

如今,银河航天的创新步伐正在不断加快。

“中国的航天创业公司其实都很弱小。”徐鸣说,只有突破硬核科技,在技术上做到“靠谱”,才能解决阻碍公司发展的根本性问题。“正因为此,我们在疫情期间依旧坚持研发,在很多关键技术上取得了进展。”

徐鸣表示,下一步公司将通过载荷数字化,将摩尔定律引入通信卫星领域,实现创新加速,提升“星上算力”,全面加快卫星技术迭代,并通过通信卫星系统应用层面创新,尽快推动卫星网络与地面5G网络“无缝融合”。

徐鸣认为,随着我国科技水平整体进步和政策、市场逐步开放,很多领域均出现了巨大的商业机会。“从某种程度上来说,航天可能是未来大规模工业体系的代表。”

首发星是这家公司迈出的第一步,徐鸣对未来充满信心。

“这是一个属于商业航天的时代。在市场方面,中国航天工业产值高达3000亿元;在制造方面,中国拥有全球领先的制造能力。以卫星生产为例,未来在卫星批量生产中,中国高素质的技术工人以及全球领先的制造能力将显现出明显优势。”徐鸣说。

此外,中国航天产业链快速发展也为商业航天提供了有力支撑。“在首发星研发、生产过程中,不少元器件均创新使用了工业级或汽车级产品,可在实现相同功能的前提下大幅降低成本。”徐鸣表示,“未来银河航天将与国内相关企业共同探索低成本卫星部组件设计及量产新模式,推动整个生态链逐步完善。”

“卫星互联网被纳入‘新基建’无疑将进一步加速整个产业链上下游的发展,对于助力5G网络建设、培育数字太空经济具有重要意义。民营商业航天企业要发挥自身优势,助力我国卫星互联网建设。可以预见的是,随着我国航天产业政策进一步开放,商业航天有望迎来新一轮加速发展。”徐鸣说。(经济日报·中国经济网记者 王轶辰)

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