卫星互联网：将“基站”建在太空

假如我们无论是在遥远的海洋上航行，还是在广袤的沙漠中探险，甚至是在天空中飞翔，都能随时连上互联网，这听起来是不是很酷？卫星互联网就是这样一种技术，它利用成千上万颗卫星把网络信号送到地球的每一个角落。这样无论我们走到哪里，都能享受到网络的便利。什么是卫星互联网？卫星互联网，简而言之，是通过部署大量卫星构建覆盖全球的星座网络，这些卫星如同天空中的移动基站，能够向地面及空中各类终端设备提供宽带互联网接入服务。它实现了将通信基础设施延伸至太空，让用户无论身处何地，都能享受到高速、灵活且便捷的互联网接入服务。中国使用长征二号丙运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空卫星互联网的必要性虽然5G技术已经落地普及，6G技术已经呼之欲出，但当前全球仍存在大量互联网覆盖盲区，超过30亿人还无法享受便捷的互联网服务。卫星通信可以为这些基础建设相对薄弱的地区提供解决方案，也是为海洋、沙漠、冰川等自然区域提供通信的已知最优解决方案。因此，作为未来通信网络的关键部分，卫星互联网对于实现全球万物互联具有战略意义，其经济价值和空间频轨资源的稀缺性使其成为全球关注和竞争的焦点。卫星互联网的发展历程全球卫星互联网的演进历程超过40年，大致经历了三个发展阶段。第一阶段从1980年延续至2000年，这一时期以摩托罗拉的“铱星”计划为代表，提出了多个卫星星座构想，“铱星”星座计划通过部署66颗低轨卫星来实现全球通信网络的覆盖。这个阶段主要提供语音通信、低速数据传输和物联网服务。然而由于地面通信系统的快速发展，在通信质量和成本效益方面对卫星通信构成了挑战，导致卫星通信在与地面通信网络的竞争中宣告失败。第二阶段从2000年开始至2014年，这一时期以新一代的铱星、全球星和轨道通信公司为代表，卫星通信的角色逐渐转变为地面通信系统的补充和扩展。第三阶段自2014年至今，这一时期以一网公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等公司为先驱，引领了新型卫星互联网星座的建设。在这一阶段，卫星互联网与地面通信系统进行更深层次的互补合作和融合发展，卫星的工作频段也不断提高，向着高通量卫星互联网的方向持续演进，标志着卫星互联网建设正式迈入了宽带互联网的新纪元。我国使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星02星发射卫星互联网的拓展应用卫星互联网建成后，无论是在沙漠、海洋还是在飞机上，都可以享受到与在家里一样的上网速度和服务体验。不同轨道高度的卫星互联网性能有所差异，卫星互联网根据卫星所处的轨道高度分为低地球轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)、地球静止轨道(GEO)、太阳同步轨道(SSO)以及倾斜地球同步轨道(IGSO)。它们在覆盖范围、系统容量、传输延迟、卫星寿命等方面具有各自的特点。其中低地球轨道卫星优势显著，未来市场前景广阔，是卫星互联网的理想选择。低地球轨道一般是高度在2000米以下的近圆形轨道，它能够快速绕地球运行，完成高分辨率的地面景物图像拍摄，并且在通信方面提供全球覆盖的能力。得益于低地球轨道卫星距离地面较近的特点，通信、地球观测、科学实验等应用得到很好的拓展。在通信方面，低地球轨道卫星系统如铱星系统和全球星系统曾被用于提供全球移动通信服务。铱星系统指在突破现有基于地面的蜂窝无线通信的局限，通过太空向任何地区、任何人提供语音、数据、传真及寻呼信息，但由于成本过大已停止运行。全球星系统是利用48颗低轨道卫星提供全球覆盖（不包括南北极），支持话音、传真、数据、短信息、定位等多种通信服务。用户可以使用双模式手持机，在地面蜂窝网覆盖不到的地方自动切换到卫星通信模式，实现真正的全球通信。目前全球星系统仍在使用中，证明了低地球轨道卫星在通信领域的潜力‌。‌MWC2023上许多手机厂商、芯片厂商、运营商专门介绍卫星直连的相关产品和进展在地球观测方面，低地球轨道卫星能够以前所未有的清晰度和细节捕捉地球图像，适用于环境监测、气候变化研究等。其高分辨率的观测能力使得在侦察、科学实验方面具有独特优势‌。此外，低地球轨道卫星有望成为未来卫星互联网的发展趋势，通过部署大量的低轨卫星提供全球高速互联网接入服务。这种网络架构能够确保信号传输的低延迟，支持大规模的物联网应用和远程通信需求。我国低地球轨道卫星的布局与建设目前，我国正积极布局2个大型低轨星座包括“GW星座”和“千帆星座”（G60星座），努力跻身于卫星互联网世界强国。中国星网的GW星座计划包含两个子星座，即GW-A59和GW-2。GW-A59子星座计划发射6080颗卫星，分布在500km以下的极低轨道。GW-2子星座则发射6912颗卫星，分布在1145km的近地轨道。2023年7月9日，长征二号丙运载火箭成功将首颗卫星互联网技术试验卫星送入预定轨道，随后在11月23日和12月6日，我国又完成两次卫星互联网技术试验卫星的发射。预计今年GW星座开始进入批量发射，在2030年之前完成10%卫星的发射。到2030年之后，平均每年发射量将达1800颗。千帆星座是由垣信卫星运营的低轨互联网宽带通信卫星星座，计划于2030年前发射1.5万颗左右组网卫星。2024年8月6日，长征六号改运载火箭搭载千帆极轨01组18颗卫星发射升空，成功将卫星送入预定轨道。千帆星座预计今年完成108颗卫星发射；2025年底完成648颗发射，提供区域网络覆盖；2027年底完成共1296颗的一期建设，提供全球网络覆盖；到2030年底，完成超1.5万颗低轨卫星的互联网组网。GW星座和千帆星座的建设对于中国在全球卫星互联网领域的发展具有重要意义。它们不仅能够提供全球无缝链接服务，弥补传统陆地移动通信服务的不足，还能在抢险救援、公安应急、大型安保、行业灾备等应急事件中提供现场指挥调度与远程数据备份处理。随着全球对低轨卫星资源的竞争日益激烈，大型低轨星座的快速部署对于确保中国在这一领域的战略地位至关重要。中国航天事业从东方红到神舟、嫦娥、北斗、天宫及长征系列火箭，不断书写辉煌篇章。如今，卫星互联网作为新兴热点，正以前所未有的方式改变着我们的生活和工作方式，让航天技术的成果触手可及。部分信息来源于光明网、新华网、人民网、科普中国等（科学性审核：尹锐，中国载人航天工程航天员系统副总指挥）