國外新一代小衛(wèi)星星座的典范

+ 賀鵬梓

國外新一代小衛(wèi)星星座的典范

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天空盒子成像公司

星座由24顆衛(wèi)星組成。衛(wèi)星采用立方星標準，星上器件完全采用商業(yè)現(xiàn)貨，有效降低了成本。2013年11月21日，太空盒子公司的第一顆衛(wèi)星skysat-1用俄羅斯“第聶伯”火箭發(fā)射，第二顆衛(wèi)星skysat-2搭載“聯(lián)盟”火箭發(fā)射。2013年12月11日，skysat-1傳回了第一張分辨率為2米的圖像，圖像清晰。2014年7月10日，skysat-2在發(fā)射后48小時即傳回了第一張圖像。

2014年6月10日，谷歌公司正式收購了天空盒子成像公司，總計耗資5億美元。

該公司的其余衛(wèi)星正在安排發(fā)射計劃，預(yù)計在2016和2017年用歐洲阿里安公司的“織女星”火箭發(fā)射。

天空盒子成像公司的創(chuàng)新不僅僅在于衛(wèi)星和星座，更在于其圖像提供方式。該公司并不通過傳統(tǒng)的地區(qū)代理商來銷售圖像，而是直接把有關(guān)流程交給客戶。天空盒子成像公司向用戶銷售一種稱為“天空節(jié)點”的終端，包括一副機動式2.4米天線和兩個電子設(shè)備機箱。

用戶可以用這套終端生成觀測命令、采集進度，可以監(jiān)視星座運行，生成并保存圖像。終端操作員從各圖像用戶那里采集的數(shù)據(jù)采集需求，為每個用戶安排一個或多個觀測窗口，然后計算出應(yīng)當(dāng)如何安排不同衛(wèi)星來接力實施，將命令上行給星座，然后就可以準備接受圖像和視頻。按照天空盒子公司的介紹，最短的接收流程只需要耗時20分鐘，就可以處理好圖像和視頻，提供給最終給用戶了。

Skysat-1可以按照每秒30幀的速度連續(xù)拍攝90秒視頻。也可以拍攝亞米級圖像。

目前，天空盒子成像系統(tǒng)已經(jīng)用于農(nóng)作物長勢監(jiān)測、人道主義援助、保險公司資產(chǎn)監(jiān)控、石油儲備分析、自然災(zāi)害救援、油氣設(shè)施監(jiān)控、大宗貨物交易監(jiān)控、礦業(yè)監(jiān)控、碳排放監(jiān)控、海事監(jiān)控等領(lǐng)域。

在新一輪小衛(wèi)星熱潮中，最先發(fā)射并投入使用的是遙感星座，通信星座緊隨其后。但是從發(fā)展前景看，遙感星座的發(fā)展?jié)摿Σ蝗缤ㄐ判亲６渌猛镜男亲形闯霈F(xiàn)較為現(xiàn)實的發(fā)射計劃。

以下介紹一些典型的小衛(wèi)星星座。

O3B衛(wèi)星星座

O3B衛(wèi)星是中軌道KA頻段小衛(wèi)星星座，主要用于為邊遠地區(qū)提供寬帶接入服務(wù)。衛(wèi)星工作在8063千米高的軌道上。覆蓋區(qū)為南北緯62度之間。

衛(wèi)星由歐洲泰雷斯-阿萊尼亞空間公司研制，發(fā)射重量700千克，比多數(shù)新一代小衛(wèi)星都要重。每顆O3B有12個機械掃描天線，各形成一個波束。其中兩個天線與關(guān)口站通信，10個與用戶通信。每個波束帶寬為2×216兆赫，單波束吞吐量為1.2Gbit/s。由于工作在中圓軌道上，O3B端到端的時延只有238毫秒。單個TCP連接的速度可以達到2.1Mbit/s。海事用戶的速率可以高達500Mbit/s。

第一批4顆衛(wèi)星在2013年6月發(fā)射，第二批在2014年發(fā)射。但有兩顆衛(wèi)星遇到技術(shù)問題，因此現(xiàn)在在軌運行的衛(wèi)星只有6顆。

O3B把業(yè)務(wù)分為骨干網(wǎng)、地面移動網(wǎng)干線、能源專業(yè)、海事專業(yè)和政府專業(yè)幾大類，針對性地提供不同的速率和服務(wù)。例如，政府通信（主要針對軍警用戶）可以提供保密線路；移動網(wǎng)干線可以提供基站間通信等業(yè)務(wù)。能源專業(yè)可以通過低時延來實施一些需要較高實時性的音視頻通信等業(yè)務(wù)，還可以提供大量帶寬用于遠程資產(chǎn)監(jiān)控，還能改善邊遠及海上油氣田工作人員的業(yè)余生活。海事應(yīng)用主要針對游輪用戶，可以給旅客提供近似于陸地寬帶的用戶體驗，順暢運行各種社交軟件、視頻通信軟件。高端游輪客戶還可以要求衛(wèi)星波束持續(xù)覆蓋自己的航線，使自己處在波束中心，實現(xiàn)不間斷服務(wù)。

目前O3B已經(jīng)擁有一批客戶，以島嶼電信服務(wù)商為多。例如東泰米爾電信公司、巴布亞新幾內(nèi)亞數(shù)字通信集團、帕勞國家通信公司、諾?？藣u電信公司、馬達加斯加海灣衛(wèi)星通信公司。另有一些位于非洲不發(fā)達地區(qū)的電信運營商也在使用O3B，包括民主剛果的拉加衛(wèi)星通信公司和南蘇丹的RSC通信集團。

鴿群衛(wèi)星

鴿群衛(wèi)星同樣是采用立方星概念的遙感星座，區(qū)別在于它是3U標準，也就是3個標準立方星的體積，長度為30厘米，寬、高都是10厘米。鴿群衛(wèi)星由美國行星實驗室公司發(fā)起的，發(fā)射規(guī)模極為可觀，至今已經(jīng)發(fā)射71顆。其兩顆實驗衛(wèi)星鴿子-1和鴿子-2發(fā)生并成功傳回圖像后，行星實驗室公司在2014年1月搭載發(fā)射了第一批業(yè)務(wù)星座28顆衛(wèi)星。由于衛(wèi)星軌道低、體積小、壽命短，該公司先后發(fā)射了71顆衛(wèi)星，依然在軌的數(shù)量尚不清楚。

鴿群星座的分辨率并不是很高，一般在3至5米，但對于很多行業(yè)來說已經(jīng)可以發(fā)揮很大的作用。目前的應(yīng)用領(lǐng)域包括物流、區(qū)域開發(fā)、農(nóng)作物監(jiān)測、城市化、自然資源管理、資產(chǎn)管理。

建設(shè)中星座

作為小衛(wèi)星通信星座的先行者，軌道通信衛(wèi)星公司正在部署的第二代軌道通信星座保持了小衛(wèi)星的特色，衛(wèi)星質(zhì)量控制在172千克，功率400瓦。目前已經(jīng)發(fā)射了6顆，尚有11顆計劃發(fā)射。

目前至少還有兩個特大型星座正在籌劃，包括一網(wǎng)公司和太空探索技術(shù)公司。一網(wǎng)公司的有關(guān)情況參見本刊上期報道。

兩個星座投入使用后，可能會在很大程度上改寫當(dāng)今衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的版圖，帶來新的沖擊和活力，也會給各國的電信政策帶來影響。但技術(shù)進步是不可阻擋的。