【航天甲子年50讲】 18 NGSO 通信卫星



文:晟宇(视频讲解)

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前言


NGSO的意思就是除了地球同步轨道以外的其他卫星轨道。我们还知道地球同步轨道的另外一个名称是地球静止轨道,所以NGSO轨道与之最大的区别就是动态性。


我们站在地面上看NGSO卫星,这些卫星都会以或大或小的速度在运动,所以构成NGSO通信卫星最为主要的要素就是相对于地面的运动速度和距离地面的高度。


卫星的动态性决定了我们大概要多久切换一颗卫星,与地面距离决定时间延迟的程度。







如果大家还有印象的话,在同步轨道以下的高度上并不是任何位置都适合放置卫星的。由充满高能粒子的范艾伦带划分出了中地球轨道MEO和低地球轨道LEO。


HEO大椭圆轨道通信卫星


20世纪六十年代,苏联研制了运行于大椭圆轨道的闪电卫星。所以这轨道也就成了著名的“闪电轨道”(Molniya)。大椭圆轨道的特点是近地点高度和远地点高度差别较大。闪电轨道的近地点高度400km,远地点高度40000km。十二个小时的轨道周期里,很长的时间里卫星都运行于苏联的上空,提供通信服务。







MEO中地球轨道通信卫星


中地球轨道上运行的通信卫星较少,如今运行在轨的通信卫星主要是O3b公司部署的通信卫星。O3b瞄准的是赤道附近的热带国家,海岛和国际邮轮的宽带业务。为这些新兴市场提供优质的网络服务。


MEO轨道特点一定要归纳的话,就是没有什么特点。距离地面不算远可是也不算近。由于其较低的动态性,覆盖中低纬度还好,用来覆盖中高纬度就有些得不偿失。更多情况请见:科普 | 嚼嚼汉堡中间那块肉--中地球轨道(MEO)漫谈





充满机会的LEO低地球轨道通信卫星



低地球轨道的特点与另外几种轨道最大的区别就是距离地面非常的近。从而也使得其动态性非常的高,LEO轨道上的卫星往往都具备7公里每秒以上的地面速度。


同时卫星离地面太近导致每颗卫星能覆盖到范围很小,也就是服务区很小。因此如果要利用LEO通信卫星来提供服务的话,就需要非常多数量的卫星才能构建一个没有间断的系统。


但是低轨道卫星也有着非常明显的一个优势就是可以提供时间延迟很低的通信服务。






低轨道通信卫星里最为著名的就是铱星系统了。铱星系统使用66颗卫星组网来提供全球覆盖的移动通信服务。






铱星系统采用了星上的处理转发,再加上卫星之间都有星间的链路,通过卫星上面的路由,信息就可以直接服务于用户了。






很多通信卫星采用的是弯管的模式,就是通过卫星只是作为一个透明的转发器,而处理转发就是卫星会将信息提取出来,这样就可以进行路由等处理再发送到目标用户。





铱星通过较为复杂的星上处理技术,实现了一个只需要很少关口站就构建的全球移动通信服务系统。






而采取了较为简单的弯管模式的一网公司,计划用900颗卫星构建服务全球的宽带卫星网络。


基于弯管模式的通信卫星可以实现较为简单的卫星设计,从而为卫星的低成本提供了可能。这也是一网公司带来革命的地方,一网公司希望通过智能化的生产线,提高卫星生产的效率,降低系统测试的复杂性。






通过高度自动化的生产流程实现每天2-3颗卫星的生产工作。如果最后成功完成将会对卫星产业很大的影响。


下一期恰逢情人节,我们就来聊聊怎么把卫星手拉手心连心的空间组网技术。欢迎继续关注~



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编辑于 2018-02-07