極客網(wǎng)·極客觀察4月22日 2008年汶川地震,通信系統(tǒng)被摧毀,當(dāng)時(shí)許多人無(wú)法用手機(jī)聯(lián)系外界,之后我國(guó)便開始建設(shè)天通衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。
2016年8月6日,天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功,2020年和2021年又發(fā)射了第二顆和第三顆衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星協(xié)同運(yùn)行,飛行于距離地面36000公里的地球同步軌道,覆蓋亞太、中東等地區(qū)。
2023年,華為發(fā)布第一款支持衛(wèi)星通話的智能手機(jī)Mate 60,它可以直接連接天通衛(wèi)星,隨后小米、榮耀、OPPO紛紛跟進(jìn)。產(chǎn)業(yè)人士預(yù)計(jì),華為已經(jīng)售出近千萬(wàn)臺(tái)衛(wèi)星智能手機(jī),用戶量遠(yuǎn)超SpaceX Starlink,后者只有200多萬(wàn)客戶。
即使是在沒(méi)有移動(dòng)信號(hào)覆蓋的地區(qū),用戶也可以通過(guò)衛(wèi)星打電話,每月只需要支付10元費(fèi)用。如果遇到地震,通信中斷,擁有衛(wèi)星智能手機(jī)的用戶可以正常撥打電話。
中國(guó)空間技術(shù)研究院科學(xué)家崔萬(wàn)照2月份刊文稱:“手機(jī)直接連接衛(wèi)星成為新趨勢(shì),衛(wèi)星通信將會(huì)逐步向大眾普及?!?/p>
以前人們普遍認(rèn)為,地面上海量用戶通過(guò)遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星處理信息是不太可能的。為了連接到少量手機(jī),衛(wèi)星需要發(fā)送極為強(qiáng)烈的信號(hào)。如果連接大量手機(jī),將會(huì)有很多不同強(qiáng)度的信號(hào)同時(shí)涌入衛(wèi)星傳輸天線,信號(hào)會(huì)彼此干擾,生成新的信號(hào)。隨機(jī)出現(xiàn)的信號(hào)會(huì)降低衛(wèi)星通話質(zhì)量,進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。
自1970年代以來(lái),美國(guó)、歐洲及其它國(guó)際組織也曾部署商用通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),但幾乎全都失敗。為什么失敗?主要是因?yàn)闊o(wú)源互調(diào)干擾問(wèn)題難以解決。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)無(wú)線信號(hào)在非線性設(shè)備(如天線、連接器、饋線等)上同時(shí)存在,它們可能會(huì)產(chǎn)生非線性互調(diào)產(chǎn)物,這些互調(diào)產(chǎn)物就是無(wú)源互調(diào)。無(wú)源互調(diào)干擾成了衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的一大障礙。
無(wú)源互調(diào)干擾問(wèn)題也受到了國(guó)際航天產(chǎn)業(yè)的關(guān)注,天通項(xiàng)目組織大量通信精英,集中力量解決此問(wèn)題。衛(wèi)星中有不同金屬制造的組件,它們緊密接觸,這是造成無(wú)源互調(diào)干擾的主要原因??茖W(xué)家關(guān)注接觸面的微觀物理機(jī)制,比如量子隧穿與熱輻射,尋找新的解決辦法。最終中國(guó)科學(xué)家開發(fā)一套物理模型,它可以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)無(wú)源互調(diào)干擾的出現(xiàn)。
科技家開發(fā)出全球首款通用無(wú)源互調(diào)干擾模擬軟件,它可以分析、評(píng)估微波組件受外部干擾時(shí)無(wú)源互調(diào)干擾出現(xiàn)的可能性,比如電流、熱、壓力等外部因素。崔萬(wàn)照?qǐng)F(tuán)隊(duì)還開發(fā)出世界上最敏感的無(wú)源互調(diào)干擾偵測(cè)技術(shù),它可以在最極端的環(huán)境下定位無(wú)源互調(diào)干擾出現(xiàn)的地方。
有了新技術(shù)的支持,衛(wèi)星接收靈敏度大幅提升,即使沒(méi)有外部天線,智能手機(jī)發(fā)出的信號(hào)也能被相隔幾千公里的衛(wèi)星捕捉。
每顆天通衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命約為12年,衛(wèi)星天線每天都會(huì)在160攝氏度高溫環(huán)境中運(yùn)行,需要同時(shí)傳輸、接收約800個(gè)不同頻段的電磁信號(hào)。崔萬(wàn)照?qǐng)F(tuán)隊(duì)在報(bào)告中指出:“天通一號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展離不開多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破?!?/p>
SpaceX已經(jīng)發(fā)射可以連接智能手機(jī)的衛(wèi)星,預(yù)計(jì)明年將提供商用服務(wù)。SpaceX衛(wèi)星有些不同,它們運(yùn)行于低軌道,不需要太大的天線,小天線可以減少無(wú)源互調(diào)干擾。有利就有弊,由于軌道低,如果想擴(kuò)大覆蓋范圍,SpaceX必須發(fā)射大量衛(wèi)星。SpaceX雖然已經(jīng)發(fā)射約5000多顆衛(wèi)星,但這些衛(wèi)星基本無(wú)法提供衛(wèi)星通話服務(wù),最近才發(fā)射支持手機(jī)通話的衛(wèi)星。
在衛(wèi)星通信技術(shù)方面華為沒(méi)有停下腳步,最新發(fā)布的Pura 70系列手機(jī)搭載了雙星衛(wèi)星通信,支持天通衛(wèi)星通信及北斗衛(wèi)星消息。北斗衛(wèi)星消息功能也做了升級(jí),支持發(fā)送衛(wèi)星圖片消息,更支持衛(wèi)星消息自由編輯,生成軌跡地圖等,為戶外場(chǎng)景帶來(lái)更實(shí)用的功能支持。(小刀)
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