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中国通信卫星机遇:6颗东方红-4已覆全球80%人口
发布人: 日期:2013-09-02 】【打印 关闭
目前,我国在研通信卫星达到14颗,现役主流平台逐渐成熟,具备了年出厂5颗大型通信卫星、10星并行研制的常态研制能力
       想象力永远是人类改善生活的希望所在。1945年10月,英国空军雷达军官阿瑟·克拉克在《无线电世界》杂志上发表文章,提出了著名的基于3颗地球同步轨道卫星,覆盖全球通信的设想。
       在这一设想的激发下,自20世纪60年代以来,卫星通信技术日益成熟,已逐渐成为区域与跨洋通信、国家基础干线通信、国防军事通信、行业及企业专网通信的重要手段。
       尽管面临地面通信手段的激烈竞争和挑战,但随着信息全球化,互联网和数字多媒体通信以及视频、音频广播业务的增长,通信个体化、机动性及无缝覆盖的需求,卫星通信发挥着越来越重要的不可替代的作用。
       时至今日,一个国家的通信卫星技术水平,已经成为反映该国综合科技和经济实力的重要标志之一。比如,美国440余颗在轨卫星中,通信卫星有308颗(其中静止轨道通信卫星192颗);欧洲130余颗在轨卫星中,通信卫星有88颗。
  中国通信卫星领域发展,自1984年4月8日成功发射第一颗地球静止轨道试验通信卫星——东方红-2以来,走过了从探索到实践,从试验到实用,从国内到国际的道路,成为国际上少数几个能够独立研制大容量通信卫星的国家,为我国国防建设和社会经济发展作出了突出贡献。
东方红-4的成功
  进入21世纪后,中国通信卫星发展踏出了重要一步。
  中国空间技术研究院自主开发了东方红-4卫星平台,形成了与国际接轨的通信卫星建造体系,建立了我国第一个长寿命、高可靠的宇航级元器件选用标准和一系列元器件相关的可靠性设计、分析和试验规范。
  这一平台的建成,不仅一举扭转了我国通信卫星长期依赖进口、受制于人的被动局面,更是开启了进入国际商业通信卫星市场的大门。
  2008年10月30日,基于东方红-4平台的委内瑞拉-1通信卫星成功发射。入轨以来,该卫星运行稳定可靠,获得了大量有价值的飞行数据,接近国际水平。在应用方面,已有数千个卫星接收站分布于学校、医疗、食品生产等部门,并开通国际互联网服务,而未来5年内,接收站数量有望达到16000个以上,获得了用户极高评价。
  继委内瑞拉-1通信卫星之后,2010---2013年间,又有5颗采用东方红-4卫星平台的民/商用通信卫星成功发射,且全部功能正常,在轨性能稳定。截至2013年上半年,共有6颗采用东方红-4卫星平台的民/商用通信卫星在轨,它们共携带了348台转发器,覆盖亚洲、非洲中西部及南部、南美洲,覆盖全球约58%的陆地面积和80%的人口。预计2015年全球覆盖面积将提高至80%,人口提高至92%。
  自2008年委内瑞拉通信卫星成功运行5年来,我国通信卫星领域发展取得了长足进步:
  首先,组织结构改革不断深化,领域特色与优势不断彰显。中国空间技术研究院正式成立了通信卫星事业部,进一步整合资源,形成了一支集国家发展规划支撑、市场开拓、研究与创新、产品开发与研制、在轨交付与综合服务咨询为一体的领域发展组织。
  其次,通信卫星研制规模化逐渐形成。目前,我国在研通信卫星达到14颗,现役主流平台逐渐成熟,具备了年出厂5颗大型通信卫星、10星并行研制的常态研制能力。特别是2011年,我国首次达到年度出厂、成功发射5颗静止轨道通信卫星的规模。
  再次,国际化日益彰显。比如说,不断开拓国际商业卫星市场,2010---2012年针对30余个国家、地区或组织开展了市场开拓,获得10颗卫星的国际商业订单。
  最后,卫星性能持续改善、平台能力持续提升,整星质量不断提高,与国外公司竞争的实力不断增强。
卫星通信需求强劲上升
  当前,全球对卫星转发器的需求呈现出强劲的上升趋势,2020年前还将保持持续增长趋势。据估计,2014---2018年,全球静止轨道商业通信卫星市值增长将超过1/3,发射总量超过100颗。其中国际成熟运营商的在轨接替业务是市场最为强劲的驱动力量,而非洲、中东等运营商投资和政府采购则是不断壮大的新兴市场。
  在国内,随着我国社会经济的快速发展,卫星通信作为国家空间基础设施的重要组成部分,需求日益迫切。在宽带接入业务方面,以远程教育、医疗为代表的公益性需求凸显,以填补“信息孤岛”和“数字鸿沟”为代表的大众性需求日渐兴起,空间需求近100GHz带宽;在广播业务方面,400路以上的高清和标清节目需要近4000MHz带宽资源。
  面对日益增长的业务需求,通信卫星及平台趋于大型化和超大型化成为主流发展趋势之一,呈现出以下特点:
  卫星大型化趋势明显。主要体现在卫星发射质量不断上升,近2年签约的主流通信卫星发射质量均在6吨上下。通常情况下,卫星规模与承载有效载荷能力成正比。
  整星功率不断增大。基于快车-2000平台的的俄罗斯快讯-5卫星和基于欧洲星-3000平台的SES-6总功率达到15kW;基于美国波音卫星系统-702HP平台的国际移动卫星-5F,基于美国劳拉-1300平台的亚洲广播卫星-2,基于空间客车-4000平台的欧洲W6A卫星,也均达到或超过12kW。整星功率大是提高有效载荷承载能力的必要条件。
  整星承载转发器数量不断增多。加拿大阿尼克-F2卫星达到94台转发器,国际移动卫星-5F携带了89台转发器,“卫讯”卫星携带了124台转发器。从市场需求来看,整星质量小于5吨、少于40台转发器的卫星产品,已逐渐失去市场竞争力。
  整星服务寿命达到新水平。15年在轨已成基本要求,有些商用通信卫星甚至要求18---20年在轨服务寿命。
  新业务应用不断涌现。应用于宽带接入、移动通信等的通信卫星在国际商用卫星中具有较高的盈利预期,已成为通信卫星市场运营的焦点之一。
  此外,一些应用新技术、实现集成创新的产品正逐步走入国际市场。例如,全电推技术的出现,使更低成本的通信卫星成为可能,加剧了市场竞争。
  面对各种变化和发展,中国如何应对?卫星平台,是满足上述发展趋势,实现通信卫星整体性能进步的基础和保障。
  下一阶段,我国通信卫星平台将形成以卫星平台换代为主体和里程碑,以卫星平台能力升级为过渡和技术拉动的整体发展路线。从有效载荷承载、整星功率提供、整星布局和整星散热4个能力维度,通过卫星总质量、有效载荷承载、整星功率、整星散热、卫星寿命5个指标,通过与国际标准比对,方能指明我国通信卫星平台的发展目标和努力方向。
机遇与挑战并存
  21世纪注定是通信技术迅猛发展的世纪,其发展不断满足着人类对信息爆炸引发的碎片式信息的获取需求。这一科学领域的每一次重大进步,都将彻底影响人类生活。总体来说,我国卫星通信的发展挑战与机遇并存。
  对我国卫星通信发展不利的方面主要表现是,我国地面光纤通信网在过去10年出现迅猛增长,可供使用的光纤容量越来越大,可使用的地区越来越广。由于光纤铺设带来的带宽过剩,使许多需要卫星完成的工作转向光纤,对卫星产业的发展形成严重威胁。此外,我国东西部经济发展不平衡,东部经济较好的地区,电信基础设施较全,卫星通信的应用受到制约;而西部地区和边远地区经济实力与东部相去甚远,卫星通信难有好的运营和应用表现。
  对我国卫星通信发展相对有利的方面主要表现是,政府政策为我国卫星通信应用创造了有利条件。比如说,西部地区和边远地区通信需求增长,这些地区更适合于卫星通信的应用。国家西部大开发战略及设立农村普遍服务基金等措施,使得远程教育、远程医疗等公益性服务为卫星通信提供了广阔的空间。
  此外,我国成熟的卫星广播电视业务、信息化改造工业化,电子商务和电子政务的发展,对卫星通信提出了更多市场需求。同时不能忽略的是,我国高速铁路、低碳经济、第三代移动通信系统、互联网与物联网等新兴战略产业的发展,均为卫星通信提供了可持续发展的载体。卫星通信在跨区域连锁店组网、地面通信网盲点覆盖等方面仍有其独特的优势。随着汽车、移动手持终端的不断发展,卫星音频广播、卫星体广播业务亦将在中国有很好的应用前景。
  卫星具有与生俱来的可为几乎所有人提供接入的优势,这使得它们成为地面宽带网络的一个有吸引力的替代方案或补充。可以预测的是,未来的通信卫星将从传输型过渡到信息型。通过对信息型卫星与地面网络进行集成,就可能为未来的全球网络的所有用户提供一切所需要的基本信息。这将使用户摆脱地域的限制。新一代通信卫星的数据传输速率将比20世纪90年代初期高1000倍。
  巨大的发展空间和国内外市场需求将为我国通信卫星领域发展带来新的动力和机遇。如何及早投入力量、筹措资源,推动通信卫星的技术进步,推进东方红-3B平台在轨验证与应用,开发东方红-4增强平台以提升东方红-4能力,提高长征系列火箭运载能力,开展东方红-5平台研制已经成为摆在我们面前亟需解决的切实问题。
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