从高轨到低轨,通信卫星的发展历程和未来趋势
桂林日报
2023年06月18日
通信卫星根据所处的轨道高度,可以分为高轨卫星和低轨卫星两种。高轨卫星是指在距离地面约3.6万公里的对地静止轨道上运行的卫星,它们相对地面保持不动,可以覆盖固定的区域。低轨卫星是指在距离地面500-2000公里的近地轨道上运行的卫星,它们以每秒7公里多的速度绕地球转动,需要多颗卫星组成星座才能实现全球覆盖。
高轨卫星和低轨卫星各有优劣。高轨卫星的优点是建立通信服务比较容易,只需要少数几颗卫星就可以实现宽带通信。由于高轨卫星相对地面不动,所以地面接收终端不需要跟踪卫星的运动,只要对准一个方向就可以了。高轨卫星的缺点是通信时延比较大,因为信号要从地面到3.6万公里外再返回地面,这个过程需要0.24秒左右。这样的时延对于一般的通话或访问网页来说还可以接受,但对于实时性要求高的应用如联网游戏、无人机遥控等就不够了。高轨卫星的发射成本也比较高,因为它们需要更大更强的火箭才能把它们送到那么远的地方。
低轨卫星的优点是通信时延比较小,因为信号只要从地面到500-2000公里外再返回地面,这个过程只需要0.01秒左右。这样的时延足以满足车联网、自动驾驶等需求。低轨卫星的发射成本也比较低,因为它们只需要小型火箭就可以发射。低轨卫星的缺点是建立通信服务比较困难,因为它们相对地面一直在运动,所以需要成百上千颗卫星才能实现全球覆盖,并且需要复杂的网络管理和控制系统来保证信号的稳定和切换。
低轨卫星的寿命也比较短,因为它们受到大气阻力和空间碎片等影响,会逐渐降低轨道并最终烧毁。目前,国际上有很多公司和机构都在发展低轨宽带卫星互联网系统,如美国的SpaceX公司的Starlink计划、英国的OneWeb公司等。
在国内,也有“虹云工程”和“鸿雁”星座等项目正在进行中。“虹云工程”是由中国航天科工集团有限公司牵头研制的覆盖全球的低轨宽带通信卫星系统,计划用156颗小卫星组成卫星互联网系统,实现全球无死角的自由接入宽带互联网。“鸿雁”星座是由中国航天科技集团自主建设的低轨卫星通信系统,计划用60颗核心骨干卫星和数百颗宽带通信卫星组成系统,实现全球任意地点的互联网接入。这些项目都是为了满足人们对于随时随地的网络连接的需求,尤其是在地面网络覆盖不到的地方,如高山荒漠、深海远洋等。(本报综合)