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航天科普|一場救援中的通信革命-衛星通信(上篇)

中星聯華科技(北京)有限公司 ? 2025-06-30 17:59 ? 次閱讀
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今年的五月一,福來哥和沃特姐去了原始森林徒步,正趕上云南雨季,天氣變幻莫測,一會晴天一會下雨,他們找了一位當地自身的向導帶隊進入雨崩徒步。


返程時福來哥為拍攝稀有鳥群偏離主路,誤入原始密林深處。天色漸暗,手機信號欄赫然顯示 “×” ——他被困在梅里雪山群峰環抱的幽谷中。摸出背包里的衛星通信的手機,他啟動“北斗衛星消息”功能。手機自動鎖定3.6萬公里高空的中國某衛星,將包含坐標的求救短信壓縮成特殊信號脈沖:“經度XX,緯度XX,迷路急需救援”信號穿透層層樹冠射向太空。1小時后,向導和當地村民救援隊舉著衛星電話定位儀出現在溪流邊。脫險后福來哥在社交平臺寫下: “雨崩的美與險只隔一片樹蔭,幸好頭頂有永不消失的‘天網’。”

頭頂上的“天網”正是目前十分火熱的衛星通信,其實早在公元前,人類就開始通過觀測星座來導航和計時。那時,天文主要用于導航和宗教活動。


近代,隨著無線電通信技術的發展,科學家們開始探索使用人造衛星進行通信的可能。1957年,蘇聯成功發射了世界上第一顆人造衛星“斯普特尼克1號”,標志著太空時代的開始。同年,美國也發射了第一顆通訊衛星“探險者1號”。之后隨著數字技術的興起,衛星通信進入了數字化時代,數據傳輸質量得到顯著提升。


近年來寬帶衛星通信逐漸興起,衛星互聯網覆蓋全球,為偏遠地區帶來了互聯網接入服務,如今衛星通信逐漸受到各個國家的重視。截至2025年4月,多家主流手機品牌已推出30款支持直連衛星功能的手機,標志著衛星通信成功從“專業領域”邁入“大眾消費市場”。


什么是衛星通信

衛星通信是地球上的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信,衛星通信系統主要是由衛星端、地面端、用戶端三部分組成。


?受到地理環境限制?,地球71%面積為海洋,陸地僅29%;移動網絡僅覆蓋陸地20%、海洋5%,?全球總覆蓋率不足10%?。這就導致了地面網絡覆蓋不足,而衛星通信則可以實現全域覆蓋?,衛星不受地形限制,可實現對地/海/空全天候通信。具備更強的抗災能力?,自然災害中地面設施易損,衛星通信具備更高韌性。


衛星通信具有通信距離遠、通信容量大、多址通信、自發自收進行監測、具有復雜網絡拓撲構成能力、無縫覆蓋的一體化通信系統、安全可靠等優點,但同時它也具有傳輸時延大、難以覆蓋高緯度地區、受太空環境影響較大、同軌道衛星數量有限、壽命有限等缺點。

衛星通信的發展


當前隨著信息通信和航天技術的飛速發展,衛星互聯網技術逐漸成熟,星天地一體化進程不斷加快,太空資源競爭逐漸加劇,全球各大衛星領域公司都在推動衛星制造、衛星發射、地面設備制造以及衛星運營和應用,整個行業蓬勃發展,如美國的Starlink星座、Kuiper星座,歐洲的OneWeb星座等。


目前全球太空競賽博弈加速,衛星需求激增。商業航天作為國家航天產業的主體力量,通過衛星通信、發射服務及低軌衛星建設等核心領域,加速推進全球衛星互聯網的覆蓋進程。

衛星通信產業結構


衛星產業鏈是一個復雜而精細的系統,覆蓋了從衛星制造到下游應用的多個環節。


產業鏈的起點在于衛星制造,衛星整星設計制造廠商負責向衛星零部件廠商采購所需組件,然后集成生產,最終交付完整的衛星產品。衛星平臺是衛星的“骨架”與“大腦”;其中衛星載荷則包含天線分系統、轉發器系統及各類金屬/非金屬材料與電子元器件,直接決定了衛星的業務功能。


衛星服務和地面設備制造則構成了產業鏈的中游。地面設備是連接衛星與用戶的橋梁,包括用于跟蹤、遙測及指令下達的地面測控和監測系統,以及用戶終端設備。衛星服務企業扮演著類似電信運營商的角色,對在軌衛星進行實時監測,確保地面空間段設備的正常運行,為下游客戶提供包括通信、導航和遙感在內的各類衛星服務。


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衛星通信上下游產業鏈


在當前低軌衛星全面崛起,高通衛星技術正在快速發展。衛星互聯網已成為行業共識在船用通信、機載辦公、運輸行業、能源行業、工業行業、農林牧漁、野外作業、智慧城市等領域廣泛應用。隨著政策產業的雙驅動,加速了民用衛星通信的應用落地,近年來低軌手機直連衛星的業務加快落地,諸多手機大廠預計今年開啟系統眾測;傳統衛星通信業務逐步普惠化,家寬、海事、航空等傳統衛星通信業務朝著資費親民化,未來將基于手機直連、汽車直連等消費級業務進一步對高軌衛星形成沖擊。


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中星聯華 衛星通信測試解決方案


無聲無息中衛星應用其實已遍布于生活大小事中,在付款的過程中無論大家使用的是非接觸式付款、用Google Pay買一杯咖啡,還是使用ATM機提取現金,這些操作都離不開衛星的支持;遙測遙感方面衛星也逐漸大眾化,天氣預報做的更準確同樣離不開我國風云系列氣象衛星,讓人們每次出行前都能更精準地知曉天象,“未雨綢繆”。而在信息傳輸方面,衛星通信更是解決了偏遠地區上網難、無人區救援難等問題。從微觀到宏觀,從個人到全世界,衛星應用帶來的影響無處不在,悄無聲息卻又極大地推動了人類科技和生活水平的進步。


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