2月23日，我國(guó)首顆超百Gbps容量的高通量衛(wèi)星中星26號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星是我國(guó)目前通信容量最大、波束最多、最復(fù)雜的民商用通信衛(wèi)星。作為衛(wèi)星有效載荷研制單位，航天科技集團(tuán)五院西安分院在載荷升級(jí)研制上再獲重大突破。

從我國(guó)首顆高通量衛(wèi)星中星16號(hào)衛(wèi)星算起，西安分院已為多顆高通量衛(wèi)星研制有效載荷，并通過(guò)載荷系統(tǒng)的不斷升級(jí)，持續(xù)提升我國(guó)高通量衛(wèi)星服務(wù)能力，助推衛(wèi)星通信容量實(shí)現(xiàn)從20Gbps到100Gbps的躍升，在航空、航海、遠(yuǎn)程教育與醫(yī)療、自然災(zāi)害應(yīng)急通信、自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮重要作用。

從開(kāi)辟新領(lǐng)域到駛?cè)肟燔嚨?/strong>

2017年4月12日，我國(guó)首顆Ka頻段高通量衛(wèi)星中星16號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射，進(jìn)一步拓展了我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)代。

在該衛(wèi)星上，西安分院承擔(dān)研制的天線分系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)讓中星16號(hào)衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。西安分院采用星地一體化設(shè)計(jì)思路，充分考慮衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶互聯(lián)網(wǎng)通信需求、用戶終端的類型以及地面關(guān)口站的選址和信號(hào)在雨雪環(huán)境中的衰減情況，開(kāi)展了針對(duì)性的有效載荷設(shè)計(jì)與研制，確保了衛(wèi)星功能的實(shí)現(xiàn)。

2019年12月27日，承載著新領(lǐng)域、新技術(shù)、新產(chǎn)品試驗(yàn)使命的實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射。在該星上，西安分院研制了代表我國(guó)高通量衛(wèi)星發(fā)展方向的Q/V載荷，這也是國(guó)際航天在高通量衛(wèi)星研制上的重要方向。

▲ 實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星模擬圖

使用Q/V載荷的高通量衛(wèi)星能夠大大提高偏遠(yuǎn)地區(qū)寬帶互聯(lián)網(wǎng)的能力，并且更為高效、成本更低。采用傳統(tǒng)技術(shù)的衛(wèi)星，一個(gè)地面關(guān)口站的容量最多達(dá)10Gbps；而實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星通過(guò)Q/V載荷則能達(dá)到40Gbps，相當(dāng)于建設(shè)了4個(gè)地面關(guān)口站。

容量升級(jí) 技術(shù)升級(jí) 服務(wù)升級(jí)

2020年7月，作為我國(guó)首個(gè)Ku頻段高通量寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的首發(fā)星，亞太6D衛(wèi)星成功發(fā)射。在該星上，西安分院承擔(dān)了轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)及跟蹤子系統(tǒng)的研制任務(wù)，該星通信容量達(dá)50Gbps。

▲ 西安分院亞太6D衛(wèi)星有效載荷研制團(tuán)隊(duì)

與中星16號(hào)衛(wèi)星相比，亞太6D衛(wèi)星同樣使用的是多波束天線，形成對(duì)地面的“蜂窩式”覆蓋。由于亞太6D衛(wèi)星要兼容此前發(fā)射的通信衛(wèi)星頻率，所以天線饋源陣“蜂窩”的每個(gè)孔的大小也不一樣，在保證面向亞太地區(qū)規(guī)模覆蓋的情況下，可為重點(diǎn)區(qū)域的多個(gè)目標(biāo)用戶提供服務(wù)。為了保證衛(wèi)星功率資源的靈活分配和應(yīng)用，西安分院在該星上應(yīng)用了Ku頻段寬帶多通道混合矩陣放大器。它可以在地面應(yīng)用熱點(diǎn)或降雨造成信號(hào)衰減的情況下，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)輸出功率的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

亞太6D衛(wèi)星在軌運(yùn)行后，為偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶提供了高質(zhì)量的寬帶上網(wǎng)服務(wù)。衛(wèi)星還實(shí)現(xiàn)了功能自定義，融合打電話、廣播電視節(jié)目轉(zhuǎn)播及上網(wǎng)功能，衛(wèi)星容量的利用率和靈活性顯著提高。

2022年11月，中星19號(hào)衛(wèi)星發(fā)射成功。這是我國(guó)首顆創(chuàng)新型業(yè)務(wù)深度融合的多功能通信衛(wèi)星。在充分借鑒成熟載荷研制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，西安分院結(jié)合衛(wèi)星特點(diǎn)開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)驗(yàn)證，大幅提升了載荷可靠性。

達(dá)到國(guó)際水平 惠及更多用戶

中星26號(hào)衛(wèi)星的通信容量達(dá)100Gbps，能滿足百萬(wàn)個(gè)用戶終端同時(shí)使用，最高通信速率可達(dá)450Mbps，整體性能達(dá)到國(guó)際水平。西安分院承擔(dān)了該星轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)、標(biāo)校子系統(tǒng)和跟蹤子系統(tǒng)的研制工作。

中星26號(hào)衛(wèi)星配備了50路轉(zhuǎn)發(fā)器，是迄今為止轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量最多的衛(wèi)星。同時(shí)，還配備了5副天線和一套標(biāo)校子系統(tǒng)，可讓衛(wèi)星信號(hào)覆蓋至中國(guó)國(guó)土及周邊鄰國(guó)等更加廣袤的區(qū)域。

▲ 中星26號(hào)衛(wèi)星合罩

針對(duì)中星26號(hào)衛(wèi)星長(zhǎng)壽命、大容量、廣域覆蓋的應(yīng)用特點(diǎn)，西安分院研制團(tuán)隊(duì)深化星地一體化設(shè)計(jì)理念，通過(guò)對(duì)用戶波束寬度、功率、帶寬等維度進(jìn)行優(yōu)化分配，使衛(wèi)星系統(tǒng)既滿足現(xiàn)有市場(chǎng)需求，也適應(yīng)未來(lái)一定時(shí)間的市場(chǎng)變化。此外，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件模擬多種影響因素，評(píng)估出最適宜的地面信關(guān)站建站數(shù)量及選址地點(diǎn)，最大程度保證了系統(tǒng)可用性。

▲ 西安分院中星26號(hào)衛(wèi)星有效載荷研制團(tuán)隊(duì)

在高通量衛(wèi)星有效載荷研制過(guò)程中，西安分院堅(jiān)持走產(chǎn)品自研之路，對(duì)標(biāo)國(guó)際一流水準(zhǔn)開(kāi)展自主創(chuàng)新，多種關(guān)鍵產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)品性能得到提升，持續(xù)推動(dòng)我國(guó)高通量衛(wèi)星有效載荷技術(shù)升級(jí)，為我國(guó)高通量衛(wèi)星技術(shù)水平提升貢獻(xiàn)了重要力量。