“一網(wǎng)”星座特點發(fā)展簡析

崔瀟瀟 趙煒渝 魏晨曦

（北京跟蹤與通信技術(shù)研究所）

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)需求急劇增加。眾多低軌小衛(wèi)星星座的興起引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。其中，“一網(wǎng)”（OneWeb）星座計劃具有很強(qiáng)的代表性。該計劃旨在利用大規(guī)模低軌衛(wèi)星提供全球?qū)拵ㄐ欧?wù)，其在衛(wèi)星設(shè)計、業(yè)務(wù)布局、服務(wù)理念、批量研制等途徑上具有很多與傳統(tǒng)衛(wèi)星通信企業(yè)迥異的特質(zhì)。

2019年，一網(wǎng)公司（ONEWEB）提出的“一網(wǎng)”低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座進(jìn)入快速發(fā)展階段。隨著2019年2月發(fā)射的首批6顆衛(wèi)星的發(fā)射升空，一網(wǎng)公司已經(jīng)穩(wěn)步開啟了超大規(guī)模低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座部署的序幕。2020年2月7日，一網(wǎng)公司在拜科努爾發(fā)射場發(fā)射了34顆組網(wǎng)衛(wèi)星，加上之前的6顆，在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到了40顆。

1 “一網(wǎng)”星座特點

“一網(wǎng)”星座采用開放式架構(gòu)，可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過增加新衛(wèi)星提升星座整體容量。相比傳統(tǒng)通信星座，“一網(wǎng)”星座在通信性能、安全設(shè)計、生產(chǎn)制造等方面均有獨特之處。

衛(wèi)星研制追求性價比高，保證用戶連續(xù)接入

一網(wǎng)公司一直致力于將單星研制成本壓至60萬美元，盡可能采用成熟技術(shù)和簡單的通信體制。單顆衛(wèi)星擁有16個Ku頻段波束，通過波束多重覆蓋，減少由LEO衛(wèi)星運行速度過快使用戶終端不斷切換衛(wèi)星連接造成的通信質(zhì)量下降。

積極采取“逐步傾斜”的先行策略，開發(fā)復(fù)雜干擾規(guī)避機(jī)制

在赤道上空運行時，為避免對地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星的干擾，“一網(wǎng)”衛(wèi)星采用“逐步傾斜”的專利技術(shù)，對姿態(tài)和發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，避免對GEO衛(wèi)星產(chǎn)生干擾：當(dāng)LEO衛(wèi)星接近赤道時，將對姿態(tài)和發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，從而保證該衛(wèi)星不會發(fā)出和接收干擾信號。此外，在赤道附近的一網(wǎng)公司客戶可以轉(zhuǎn)向使用國際通信衛(wèi)星公司（Intelsat）的“史詩”（Epic）系列衛(wèi)星，以保證信號不間斷。

靈活運用多重手段，滿足各類安全需求

為了應(yīng)對太空碎片，一網(wǎng)公司采取了多種主、被動碎片清除措施。一是設(shè)計衛(wèi)星退役的離軌方案，每顆“一網(wǎng)”衛(wèi)星攜帶3～4個電推力器，可按照程序在達(dá)到設(shè)計壽命后5年內(nèi)主動脫軌，先降低軌道高度至200km，然后進(jìn)行大氣再入；二是借助歐洲航天局（ESA）確定6家公司為“一網(wǎng)”星座衛(wèi)星離軌提供多種被動碎片清除服務(wù)方案。此外，為更好地滿足各國安全監(jiān)管要求，“一網(wǎng)”星座放棄了星間鏈路設(shè)計，改為通過全球布設(shè)關(guān)口站使衛(wèi)星連網(wǎng)。取消星間鏈路還可以進(jìn)一步簡化衛(wèi)星設(shè)計，降低衛(wèi)星在軌故障的風(fēng)險。

創(chuàng)新采用自動生產(chǎn)組裝流水線實現(xiàn)衛(wèi)星批量化生產(chǎn)

為滿足多達(dá)600余顆衛(wèi)星的快速部署需要，一網(wǎng)公司采取了眾多創(chuàng)新措施，可實現(xiàn)每月高達(dá)40顆衛(wèi)星的批量化生產(chǎn)。在生產(chǎn)線方面，通過與空客公司合作并借鑒現(xiàn)代汽車制造業(yè)經(jīng)驗，創(chuàng)新地采用了世界首條衛(wèi)星生產(chǎn)流水線，實現(xiàn)了一體化的設(shè)計、生產(chǎn)與測試流程；在設(shè)計方面，基于模塊化設(shè)計理念，將衛(wèi)星分為若干可獨立組裝測試的模塊，實現(xiàn)快速集成，并將功能相似的設(shè)備進(jìn)行整合設(shè)計，以減少部件數(shù)量；在制造方面，大量采用協(xié)作機(jī)器人、自導(dǎo)引運輸車等自動化措施，實現(xiàn)整星批產(chǎn)；在測試方面，將零部件測試流程提前到部件交付之前，并采用數(shù)字化測試、增強(qiáng)現(xiàn)實及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，大幅提升測試效率。

積極開展多領(lǐng)域合作運營模式

一網(wǎng)公司采取與美國高通公司、空客防務(wù)與航天公司、日本軟銀集團(tuán)、可口可樂公司、印度巴蒂集團(tuán)、墨西哥薩利納斯集團(tuán)等各領(lǐng)域商業(yè)公司合作的模式，強(qiáng)力整合產(chǎn)業(yè)鏈要素，目前已經(jīng)融資數(shù)十億美元。

2 “一網(wǎng)”星座未來發(fā)展前景

隨著“一網(wǎng)”星座的加速發(fā)展，將促進(jìn)衛(wèi)星通信服務(wù)內(nèi)容、技術(shù)發(fā)展生產(chǎn)模式等全面轉(zhuǎn)型，推動天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并為政府和軍方商業(yè)衛(wèi)星通信服務(wù)采購提供更多選擇。

促進(jìn)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，推動國防領(lǐng)域信息基礎(chǔ)設(shè)施變革發(fā)展

“一網(wǎng)”星座從一開始即對空間段、地面段和應(yīng)用段進(jìn)行了全面考慮，實現(xiàn)了天地一體化設(shè)計，確保了各部分的同步論證、同步設(shè)計、同步研制。此外，一網(wǎng)公司采取了與地面通信網(wǎng)絡(luò)融合互補(bǔ)的發(fā)展思路，采用“天星地網(wǎng)”模式，通過全球部署的關(guān)口站接入地面通信網(wǎng)絡(luò)，提供用戶與地面核心網(wǎng)間的連接途徑、拓展地面通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍；用戶可以使用已有的手持終端接入具有路由器功能的衛(wèi)星接收設(shè)備，進(jìn)而訪問整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)?！耙痪W(wǎng)”星座將促進(jìn)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，推動涵蓋國防領(lǐng)域在內(nèi)的信息基礎(chǔ)設(shè)施變革發(fā)展。

為政府和軍方用戶提供多樣的衛(wèi)星通信服務(wù)

與傳統(tǒng)高軌衛(wèi)星通信相比，“一網(wǎng)”星座主要利用低軌衛(wèi)星傳輸時延低、信號衰減小、全球無縫覆蓋等特點，更適合為基層用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。美國空軍2016年成立戰(zhàn)略開發(fā)規(guī)劃與試驗辦公室，旨在測試當(dāng)前發(fā)展的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的能力，確定是否滿足美國空軍的需求，為采購商業(yè)通信服務(wù)奠定基礎(chǔ)，其已經(jīng)開始與一網(wǎng)公司進(jìn)行溝通，希望測試首批衛(wèi)星的通信能力。“一網(wǎng)”星座與傳統(tǒng)衛(wèi)星通信一起，可為政府和軍方用戶提供更加多樣的衛(wèi)星通信服務(wù)，提升軍事衛(wèi)星通信能力彈性。

一網(wǎng)公司的全球推廣業(yè)務(wù)將面臨巨大挑戰(zhàn)

“一網(wǎng)”星座已經(jīng)進(jìn)入部署階段，并計劃2021年啟動全球互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)，其代表的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座有望成為未來通信行業(yè)的重點發(fā)展方向。然而，互聯(lián)網(wǎng)接入等基礎(chǔ)電信服務(wù)關(guān)系到國防、經(jīng)濟(jì)和社會安全，不受管控的國外資本進(jìn)入該行業(yè)必將引起信息安全風(fēng)險，將受到各國的嚴(yán)苛監(jiān)管。因此，一網(wǎng)公司在全球推廣業(yè)務(wù)時必須通過各國的安全風(fēng)險評估，并且獲得頻率使用許可，能否在各國落地將面臨巨大挑戰(zhàn)。

3 結(jié)束語

低軌小衛(wèi)星技術(shù)的不斷成熟，大大降低了利用衛(wèi)星提供商業(yè)服務(wù)的門檻，也將有助于商業(yè)航天的發(fā)展。從技術(shù)上來說，小衛(wèi)星巨大的應(yīng)用潛力有待挖掘，目前，衛(wèi)星應(yīng)用越來越多地從戰(zhàn)略級轉(zhuǎn)向戰(zhàn)術(shù)級，而小衛(wèi)星無疑是這種轉(zhuǎn)型的最大助推者?！耙痪W(wǎng)”星座將帶來衛(wèi)星技術(shù)、衛(wèi)星生產(chǎn)、衛(wèi)星應(yīng)用和商業(yè)模式的全面創(chuàng)新，其運行模式能否最終取得成功，還有待時間的檢驗。