技不如人?中国版“星链”试验卫星升空,一个重要装备我们还没有

博文聊科学 2023-07-10 23:24:25

中国版“星链”又迈出了重要一步,为何有专家仍然说“等我们的时间不多了,还需快速推进,不然只能喝汤了”!

7月9日,我国新研制的卫星互联网技术试验卫星搭乘长征二号丙运载火箭在酒泉卫星发射升空,数分钟后进入预定轨道。

从“卫星互联网技术试验卫星”这个名字不难看出,这颗卫星是互联网技术与卫星通信技术结合的产物,可简单地理解为地面基站安装在了卫星上。由于互联网卫星时刻在天空移动,那么就可以为海洋、偏远或欠发达的、无法安装地面基站的区域提供卫星信号和互联网服务。

这颗试验卫星发射意义重大,土豆引入信通院华东分院院长廖运发的一段话:试验卫星成功发射是我国开始布局低轨卫星互联网网络的重要尝试,是我国6G和星座建设的标志。

为发射这颗试验卫星,火箭加入大量“黑科技”

想要在近地轨道布局数以万计的卫星,就需掌握“一箭多星”技术,这种技术不仅要求成本低,而且要求成功率非常高。

执行发射任务的长征二号丙运载火箭顶部安装了新研制的远征一号S上面级。火箭上的卫星不会直接进入预定轨道,需要一个“运载工具”,这个运载工具正是上面级,它位于原有的三子级火箭上面,可以将多颗卫星先后送到工作轨道。

远征一号S上面级是远征一号上面级的升级款,相比后者S上面级采用了新型曲面栅格过渡段,重量比原来段减少了35%,提升了火箭运力;远征一号S上面级是专门针对执行短时间任务研发的一款上面级,由于时间短,上面级与火箭分离后快速点火,然后将卫星先后送往预定轨道。

中国版“星链”急需加速,许多问题急需克服

未来地球近地轨道将布满卫星,用密密麻麻形容一点也不过分,这些卫星绝大部分是各国发射的星座卫星。《卫星星座行业调查和趋势》是NewSpace Index 2023年发布的调查报告,称截至2023年1月份全球公布的星座计划达321个,接近50%星座计划已正式实施,包括发射原型卫星,剩下的星座计划正在快速推进中。

知名度最高的星座计划无疑是马斯克的星链,总计在350-550公里的近地轨道部署4.2万颗卫星,目前已经发射6000多颗星链卫星,按照马斯克的规划2024年前卫星数量至少要达到1.2万颗。

这么多国家、公司布局星座卫星后果就是轨道资源紧张。《中国卫星互联网产业发展研究白皮书》中明确指出,轨道高度为400-2000公里的近地轨道最多容纳6万颗卫星,预计2029年近地轨道部署的卫星将超过5.7万颗,此后再想部署卫星,只能等其他卫星报废坠落。

在轨道资源确认上,国际电信联盟讲究“先占先得”,这种情况下,我国必须加速推进星座计划,否则连喝汤的机会都没有!也正因如此,试验卫星发射后,很多专家表示中国版星链终于又迈出了重要一步。

怎么办?为抢占轨道资源和加速星座建设,我国做了两个规划。

一个是允许民营公司建设星座,如银河航天、长光卫星等,其中长光卫星公司正在建设“吉林一号”卫星星座,2023年6月一次性将36颗卫星送往预定轨道,预计年底前卫星总数量将达到了138颗,可实现全球任意点10分钟重访;2025年底前300颗卫星部署完成后,服务范围将覆盖全球!

另一个则是国家主导的“中国星网”,简称“GW”,它于2020年9月申请,总计在近地轨道部署12992颗卫星。从目前得到信息来看,预计2024年上半年将发射第一枚星网卫星,按照国际电信联盟要求剩余卫星必须在14年内完成发射 。

需要承认的是,我国的星座计划仍面临着众多挑战。

银河航天等民营公司虽然大部分发射了试验或正式卫星,不过,他们并没有火箭,而是租用的长征系列火箭,而马斯克的星链卫星都是搭乘的自家猎鹰九号,这就导致我国民营公司的卫星部署速度极为缓慢。

卫星成本也是大问题。马斯克曾公开表示星链卫星已经降至50万美元,且新研发的“V2 Mini”型星链卫星配有霍尔推进器,推力是旧款的2倍多,机动性大幅增加。我国呢?浙商证券研报在2023年3月的一篇文章指出,我国低轨通信卫星的平均造价约3000万元。

当然,也有公司在卫星成本上取得突破。银河航天最新研发的单颗卫星造价已降至千万级别,通过产品优化和规模生产,未来极有可能将成本降至与星链卫星一个水平。

除了卫星外,火箭是部署星座卫星的另一个主角。马斯克的猎鹰九号是一枚可重复使用的火箭,同时一次可将100多颗卫星送入预定轨道,大幅降低了发射成本。

为高效、低成本发射卫星,我国必须研制出可重复使用的火箭,即长征八号火箭的延伸款CZ-8G,该火箭芯一级为直径 3.35m。配有2 台 YF-100 发动机,推力可调节,5.2m 直径整体吊整流罩负责装载卫星;700kmSSO 任务运载能力不低于 6400公斤,但它最快2024年6月正式发射。

也就是说,我国在星座卫星领域仍有许多难点要克服,不过,土豆相信,在中国航天人的努力下,这些问题都会迎刃而解。

原创:土豆

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