“实践十三号”：通信卫星的不平凡之路

冉浩

人迹罕至的地方虽然对某些探险者而言十分有吸引力，但往往会有极大的不便，其中之一就是没有网络。不过，这种情况在不久的将来就会成为过去式了。2017年4月12口，我国第一颗高通量通信卫星“实践十三号”成功飞天，这颗卫星创造了我国航天历史卜的多个首次。你知道它们分别是什么吗？作为通信卫星，这个家族又是怎样一步步发展过来的呢？

曲折的启动之路

说到“实践十三号”的启动，不得不追溯到四十多年前。1970年，我国第一颗人造卫星发射升空，这是继原子弹和氢弹后，新中国又一个标志性的重大科技成果。

1970年，我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射升空，我国成为了世界上第五个能独立研发卫星的国家。科研人员开始论证建造具有实用价值的卫星。

通信卫星被提上议事日程。通信卫星传播距离远、不受地形限制、成本低、信息容量大、通信质量好，可以进行大范围广播，也能解决偏远地区的通信问题，有重大实用需求。

与一般卫星不同，通信卫星是有轨道要求的。为了尽可能增大覆盖面，同时保证通信质量，通信卫星通常会选择与地球同步的静止轨道。也就是说，卫星运动的角速度正好等于地球自转的角速度。换句話说，这个时候卫星相对地面是静止不动的。能够实现这种状态的轨道，只能在赤道上方，这就需要比普通卫星发射更精准的定位技术。

1984年1月，“长征三号”火箭将第一颗试验通信卫星送入了太空。但遗憾的是，卫星没能进入预定的同步轨道。同年4月，发射的第二颗试验卫星也遇到了麻烦，在卫星向预定的同步轨道飘移时，卫星出现了异常发热的现象，一旦处理不好，卫星就可能报废。地面指挥中心进行了紧张的“退烧”操作，最终，一系列新的指令调整了卫星的姿态，“退烧”成功。终于，1984年4月16日，卫星准确定点于东经125。赤道上空，我们拥有了自己的第一颗通信卫星——“东方红二号”。后来，我们又成功发射了两颗“东方红二号”卫星。

到“东方红三号”的时候，也很不容易，1994年首星发射同样没能进入预定轨道。直到1997年，“东方红三号”02星才成功入轨。后来，以“东方红三号”为蓝本，研发出一系列卫星，形成了成熟的技术平台。今天，尽管“东方红四号”已经在轨工作，但对“东方红三号”平台的研发并未停止，仍然散发着活力。“实践十三号”就是“东方红三号”B平台全配置首发星。

1975年，以通信卫星研发为任务的“331工程”正式启动。

1981年，“买星”派和“造星”派发生争论。

“买星”派：买卫星或租卫星更经济，见效更快。

“造星”派：通信卫星关乎国家的经济命脉和空间安全，必须独立自主。

“买星”派VS“造星”派：“造星”派大获全胜。我国开启依靠自己的力量研制通信卫星的道路。

“实践十三号”能将网速提多快？

“实践十三号”

通信总容量达到20Gbps，超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和。“技术卫星直播广播电视接收与服务系统”可部署在客机、船舶、高铁上，民众配备了用户终端后，可以随时与卫星建立语音、数据和视频的传输。

飞机

可支持高达400Mbps的下载速率。

列车

可提供数百Mbps的下载速率。

游轮

随时可与好友晒图分享，与家人视频聊天。

高通量时代

随着信息化时代的发展，人们越来越依赖信息的传输，日益增大的信息流给通信卫星也带来了越来越大的压力。而传统通信卫星的数据传输带宽不能满足人们日益增长的需求，且随着通信卫星的增多，轨道资源和频率资源都日益饱和。在这种情况下，研发能够传输更大数据量的通信卫星就显得很紧迫了。

这时候，一种新的通信波段一一Ka波段，进入了人们的视野。这个波段能够传输更多的数据，可以在高清电视信号、网络数据、高速卫星通讯等领域展开广阔应用。但是由于在这个波段内传输无线电数据容易造成衰减，它对电子元器件的工艺要求很高。随着电子工业的发展，人类逐渐突破了这一技术瓶颈。目前，已经有数十颗K0波段通信卫星在轨，通信卫星数据传输的高通量时代已经到来。

为此，我国研发了“实践十三号”卫星。作为我国首颗Ka波段的高通量通信卫星，“实践十三号”的起点不低，它的通信总容量达到了20G，超过了我国此前所有通信卫星通量的总和，将大大提高我国卫星通信的能力。

知识小窗

高通量卫星是在使用相同频率资源的条件下，通信容量比常规通信卫星高数倍甚至数十倍的通信卫星。有了它，在飞机上使用网络、在没有Wi-Fi的情况下快速下载电影、在荒无人烟的地方也能有网络都不是问题。

突破，不止于此

“实践十三号”卫星的首次，不止于此。除了首次在卫星上应用Ka频段多波束宽带通信系统，通信总容量达到20G，“实践十三号”还有其他几个首次。

它是我国首次使用电推进技术（无需消耗化学推进剂）的卫星。要知道，虽然在轨飞行的卫星在发射以后具备了动能，但是，这些动能会随着时间慢慢消耗，卫星的飞行轨道会越来越低，最后就会掉回地球。因此，卫星必须要携带燃料保持飞行状态，必要的时候还要调整姿态。我国早期的卫星都是通过化学推进，依靠喷出燃烧所释放的气体来推动卫星运动。而电推进则是利用喷出带电粒子或粒子来产生动力，它所消耗的燃料更少。如果使用化学推进，“实践十三号”如果在轨工作15年，至少需要燃料600千克，而使用电推进后，只需要携带60克的燃料。卫星“大瘦身”，不仅节约了发射成本，还能携带更多设备。“实践十三号”使我们在卫星推进技术上，终于赶上了国际第一梯队。

“实践十三号”首次在我国高轨卫星上搭载激光通信系统。与微波通信系统相比，激光通信系统具有通信容量大、重量轻、功耗和体积小、保密性高、建造和维护经费低等优点。

更让人振奋的是，“实践十三号”已经完美解决了生产航天专用芯片的问题，首次实现核心部件百分百的自主研发。这打破了欧美的技术垄断，既保证了通信的安全，又为我国商业卫星国产化打开了局面。endprint