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第三千零二十四章 光通信的优势（第1页）

“这是一款非常优秀的卫星平台，其特点就是大容量，长寿命，高通用，高可靠。同时这也是我们国家第一次在卫星设计方面引入了‘模块化’的概念，也就是说，我们只需要用同样的平台，在将来搭载多种用途的专用性能模

块，就能让它变成各种各样的专业卫星。将会节约大量的卫星设计时间。”

“此次发射我们使用了多项世界范围内首次使用的技术，或者说首次在太空中实践的技术。”

“比如星间通讯，我们采用了高频激光通信技术。”

“光通信具有带宽大、抗干扰能力强等优势，适合星间海量数据的高速传输。但其对卫星指向精度和稳定性的要求极高，技术实现难度较大。微波通信技术更为成熟，指向容错性好，系统设计和实现更为灵活，但受限于频谱

资源，带宽相对有限。”

“还有一个更重要的原因，频谱资源的分配掌握在外国人的手里边，由国际无线电协会负责接收申请和分配，会给我们制造不少的障碍。”

“因此只要解决了指向与稳定两个问题，在星间链路应用中，光通信其实更具优势。

“而我们所要求的卫星骨干网，其传输速率要求在TB级，这个数据传输量远超目前所有地面通讯传输设备，只有光通信才做得到。”

“另外还有一个好处，那就是太空当中是真空环境，不存在大气中的微粒子散射带来的信号衰减问题。”

“卫星指向精度这个问题，是靠卫星姿态调整来解决的，要调整姿态，自然就需要能量，而卫星在太空中，不管是采用电池还是气体，始终会存在一个储能耗尽的问题。”

“为了解决这个问题，我们采用了一项重要发明??离子电推技术。”

“离子电推技术的原理其实很简单，就是利用卫星上的太阳能板吸收太阳能，再将太阳能转化为电能，利用电能对离子发生器的工质产生作用，使它释放出电离子，再通过电磁线圈对电离子进行约束和调向，使之朝着想要的

方向释放，就能够得到与释放方向相反的作用力。”

“这个作用力十分微小，仅仅能够推动一张A4纸，但是太空中没有大气干扰，太阳能板能够产生的单位电能非常大，因此我们可以多设计机组离子电推发动机，以产生更大的推力。”

“另外由于卫星是以相对静止的状态漂浮在太空中，没有阻力来源，因此即便是一个微小的力量，也足以使其运动起来，加速度保持时间足够，一样可以达到极高的速度。”

“利用这个特性，我们还能够让卫星实现变轨，就是当五颗同步轨道的高轨卫星中的一颗出现问题无法工作的时候，我们可以从十颗中轨卫星中挑一颗出来，启动迁轨程序，让它飞越一万五千公里，抵达同步高轨接替报废卫

星工作。”

“由于离子释放的工质如氙气的工作时间极长，一台离子电推发动机的工作时长可以保证在数万小时以上，发动机的寿命超过了卫星本身的寿命，所以这种发动机完全可以在卫星的寿命时间内，合格地承担起动力源的工作。”

小伙伴们听得心旷神怡，在没有阻力的世界里，给上吨重的卫星持续施加在地面上只能吹动A4纸的微弱动力，就可以让卫星开始移动并且克服引力作用产生加速度。

哪怕这个加速度非常的微小，但只要作用时间够长，最终也会让卫星产生极高的速度，跨越上万公里的距离，抵达另一个轨道。

“解决了动力问题，接下来就要解决指向精度和稳定性的问题。”

“激光就好像灯塔，虽然它在太空中基本上没有衰减，可以让极远处的卫星接收，但是有一个重要的问题，就是它和成波面传播的信号不一样，它是点状的，接收卫星就好比是海洋上的帆船，要接受到灯塔的信息，首先需要

眼睛能够找到灯塔才行。”

“这项技术叫光源牵引稳定技术。”周至继续介绍道:“说起来也比较简单，光学设备安装在一个类似陀螺仪一样的云台上，可以进行自动调整，调整的方法就是设计一个可以在球面上运行的光点采集头，并设计一个电靶，采

集头接收到激光后，会根据卫星相对运动时激光在电靶上产生的位移，对采集头进行反向的作用，消减掉这样的运动。”

“这项设备的作用，就是不管卫星怎么动，也可以保证卫星上的激光信号采集端始终准确地对准另一颗卫星的光源，保证通信链路不会中断。”

“而这个运动只需要内部电机驱动通过云台和基座的相互作用来实现平衡，这是一套内力系统，因此无需动用作为外力系统的离子电推发动机，这样可以延长离子电推发动机的总体寿命。”

“从理论上讲，三颗位于赤道上空的同步轨道卫星，单颗覆盖张角一百六十二度，三颗间隔一百二十度，就能够覆盖除两级以外的全球表面，这个原理叫做‘最小卫星数量全球通信原理”，也是卫星通信系统核心基础。”

“但是我们的要求要更高一点，利用四颗卫星在地球高空同步轨道构成一个‘平移带，类似光线在回归线里的上下移动方式，利用轮班形式让同步卫星信号覆盖范围将两极都包含了进去，以尽量多地产生信号共同覆盖区域，

这样就可以让更多的低轨卫星和地面站可以参与到星间交换和星地交换工作中来。”

“同时还有一颗常驻在我们国家的上空，用来作为冗余备份卫星，同时也为国内卫星通信提供更大的负载分流能力，分担部分值班卫星的任务。”

“原理都解释清楚了，剩下的部分就简单了。”周至说道:“十颗中轨卫星的覆盖范围不大，它们每一颗都有自己的星区，在同一星区内的通信需求，需要跨两到三个地面站的那种，就通过单星中继。”

“如果是相邻的星区，则由中轨卫星自行中继。”

“如果要跨两到三个星区，如果靠中轨卫星的话需要中继多次，这种时候就由高轨卫星来承担中继任务了。”

“当然这只是一个最简单的例子，而在实际中继任务时，情况就是比较复杂的，比如在海洋上没有地面站，船只直接将信号发送给中轨星传递。”

“不管实际传输链路是如何，总之遵循一个原则，那就是最少中继原则，而我们的这个网络，可以保证地球上任何地点两个人，最多只需要经过四颗星即可建立起通信连接。”