現(xiàn)代小衛(wèi)星在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

小型電子設(shè)備和推進(jìn)裝置的發(fā)展，加速了新一代小型衛(wèi)星的誕生。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，在發(fā)展大型衛(wèi)星的同時，衛(wèi)星小型化已成為當(dāng)今國際航天器研制領(lǐng)域中的一個不容忽視的趨勢。在現(xiàn)實(shí)生活中，小衛(wèi)星以其獨(dú)有的優(yōu)勢，正在發(fā)揮出越來越大的作用。可以相信，在21世紀(jì)，小衛(wèi)星必將以特有的優(yōu)勢在現(xiàn)代社會的方方面面發(fā)揮出越來越大的作用。

　　一、現(xiàn)代小衛(wèi)星的概念和特點(diǎn)
　　1.現(xiàn)代小衛(wèi)星的概念
　　實(shí)際上小衛(wèi)星在航天事業(yè)的早期就有了，衛(wèi)星發(fā)展最初就是從簡單小衛(wèi)星起步的。即使在20世紀(jì)70年代和80年代大型衛(wèi)星占據(jù)主導(dǎo)地位的時代，亦可發(fā)現(xiàn)小衛(wèi)星的身影。最初的小衛(wèi)星稱為簡單小衛(wèi)星。從20世紀(jì)80年代中期開始，世界航天界興起了發(fā)展小衛(wèi)星的熱潮。隨著對小衛(wèi)星認(rèn)識的不斷加深，小衛(wèi)星的突出特點(diǎn)不斷顯現(xiàn)，令各國航天界刮目相看。最初，劃分大衛(wèi)星、小衛(wèi)星僅以重量作為劃分的依據(jù)，而隨著小衛(wèi)星的功能的不斷增強(qiáng)，甚至可以與大衛(wèi)星相比，必須引入“功能密度”的概念。功能密度是指衛(wèi)星每千克重量所能提供的功能。按照功能密度劃分，小衛(wèi)星可劃分簡單小衛(wèi)星和現(xiàn)代小衛(wèi)星兩種。
　　2.現(xiàn)代小衛(wèi)星的特點(diǎn)
　　目前，小型衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展如火如荼。現(xiàn)代小衛(wèi)星具有許多大衛(wèi)星所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
　　發(fā)射方式靈活，能夠機(jī)動發(fā)射、生存能力強(qiáng)、能適應(yīng)未來的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)的需要；體積小，重量輕，既可以利用大型衛(wèi)星發(fā)射火箭的剩余能力進(jìn)行搭載發(fā)射，也可以一箭多星發(fā)射或用廉價火箭發(fā)射，從而可以大大節(jié)約發(fā)射費(fèi)用；采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用科學(xué)的管理手段，加之可以多種方式發(fā)射，因此小衛(wèi)星的研制和發(fā)射成本低，系統(tǒng)投資少；結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計研制開發(fā)周期短、制造要求條件不高，可以采用標(biāo)準(zhǔn)化星體和模塊化設(shè)計，從而可以批量生產(chǎn)和存儲，便于即時發(fā)射和補(bǔ)充。國外一些航天大國的現(xiàn)代小衛(wèi)星，從立項(xiàng)研制到發(fā)射，一般僅需要一兩年的時間。技術(shù)性能高，主要體現(xiàn)在衛(wèi)星各分系統(tǒng)本身和有效載荷兩方面。更為重要的是，由小型衛(wèi)星組成的星座，使大型衛(wèi)星也甘拜下風(fēng)。許多小型衛(wèi)星的編隊(duì)飛行，相對于一個大型衛(wèi)星。每一顆衛(wèi)星既能獨(dú)立完成自己的認(rèn)為，還可以在太空中對其進(jìn)行改裝。
　　從上述種種優(yōu)勢不難看出，小衛(wèi)星走俏太空使航天技術(shù)發(fā)展的必然。

　　二、小衛(wèi)星應(yīng)用于通信
　　小衛(wèi)星一般在低軌道使用，成本低，特別適合稀路由，非實(shí)時、低成本的通信應(yīng)用，在眾多的通信手段中具有很強(qiáng)的競爭力。非實(shí)時通信業(yè)務(wù)在人們的通信中占有非常大的比例。這里主要介紹小衛(wèi)星是如何實(shí)現(xiàn)非實(shí)時通信及其在特殊環(huán)境下的應(yīng)用。
　　1.用小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)存儲－轉(zhuǎn)發(fā)通信
　　地球上的某位置A欲發(fā)給位置B信息，由于種種原因不能直接由A到達(dá)B，只有借助小衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)小衛(wèi)星運(yùn)行到位置A時，地面站A將發(fā)給位置B的信息發(fā)給小衛(wèi)星，小衛(wèi)星將信息存儲在星上的存儲器中，當(dāng)小衛(wèi)星通過位置B時，將存儲在星上存儲器中的信息發(fā)給地面站B，這樣就完成了信息的存儲－轉(zhuǎn)發(fā)過程。
　　2.存儲－轉(zhuǎn)發(fā)通信在我國的應(yīng)用
　　農(nóng)村郵電通信 我國約有24萬行政村，目前仍有相當(dāng)數(shù)量的行政村無法實(shí)現(xiàn)通電話，甚至有些邊遠(yuǎn)地區(qū)無法通郵。采用小衛(wèi)星存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)可解決通信問題。采用一顆小衛(wèi)星就可以解決幾千萬甚至上億人的通信問題。
邊防哨所的通信 我國的邊防線很長，大部分邊防線處在人煙稀少甚至沒有人跡的山區(qū)，邊防哨所與總部通信相當(dāng)困難，有時會因?yàn)橥话l(fā)事件，造成大的損失。解決邊防通信的最好辦法是在邊防哨所配備衛(wèi)星終端設(shè)備，采用小衛(wèi)星存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信，可以解決邊防哨所的通信問題。
　　大海、大江漁船的通信 茫茫大海看不到邊，濤濤江水望不到頭，遠(yuǎn)洋船隊(duì)或出海漁船，需要時刻保持與陸地的聯(lián)系，否則船隊(duì)就像斷了線的風(fēng)箏，船上出現(xiàn)問題，不堪設(shè)想。所以在船上安裝衛(wèi)星通信終端，保持與陸地的通信聯(lián)系，甚至通過接收衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)確定魚群的位置，提高生產(chǎn)效率。
　　在勘探和探險中的通信 勘探隊(duì)和探險隊(duì)如采用衛(wèi)星存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信，可以及時將采集到的信息傳送到總部，并可以及時得到總部的信息與指示。
　　各種應(yīng)急通信系統(tǒng) 對自然災(zāi)害，如地震、水災(zāi)、森林大火等，通過衛(wèi)星存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信系統(tǒng)可以立即架設(shè)通信終端，建立通信網(wǎng)絡(luò)，及時與外界建立通信聯(lián)系，以減少損失，及時取得外來援助。
　　提供個性化服務(wù) 由于國家開放了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的經(jīng)營權(quán)，國內(nèi)許多ISP公司的用戶提供因特網(wǎng)及其增值業(yè)務(wù)。例如，通過衛(wèi)星可以對移動用戶、勘探隊(duì)、探險隊(duì)和臨時性用提供電子郵件存儲轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)及其他個性服務(wù)。對一些特殊用戶感興趣的地區(qū)遙感圖像和數(shù)據(jù)，如對登山隊(duì)及探險隊(duì)提供特定地區(qū)地面積雪的情況和水文情況等。

　　三、小衛(wèi)星的市場前景
　　1.國外微小衛(wèi)星近期發(fā)展?fàn)顩r
　　據(jù)有關(guān)資料顯示，自20世紀(jì)80年代以來，國際上微小衛(wèi)星的發(fā)展十分迅速。目前世界上已經(jīng)有十多個國家涉足小衛(wèi)星研制領(lǐng)域，美國、俄羅斯、法國、英國和意大利都有了自己的小衛(wèi)星平臺或星座。印度、韓國、瑞典、丹麥、巴西、西班牙和以色列等許多小國家也都以研制小衛(wèi)星為切入點(diǎn)，帶動航天技術(shù)的發(fā)展。
　　近幾年來風(fēng)起云涌的移動雙向個人通信市場，推動這小衛(wèi)星的飛速發(fā)展。利用由小衛(wèi)星星座構(gòu)成的通信衛(wèi)星網(wǎng)實(shí)現(xiàn)個人持機(jī)雙向移動通信，不僅可以用于話音通信，而且還可用于傳送數(shù)據(jù)、傳真、圖像和尋呼信息以及定位等。
　　另外它還具有手持機(jī)發(fā)射功率低、延遲小、沒有死角等優(yōu)點(diǎn)，市場應(yīng)用前景十分廣闊。
　　“超小型衛(wèi)星”的試驗(yàn)，目前也正在進(jìn)行之中。如果一切順利的話，三年后，制造商將會制定可行的開發(fā)計劃。隨著政府機(jī)構(gòu)、公司、大學(xué)、社區(qū)甚至富有的個人紛紛加入小衛(wèi)星應(yīng)用的行列，未來小衛(wèi)星必將擁有無限風(fēng)光。
　　2.我國對通信應(yīng)用技術(shù)的研究
　　系統(tǒng)設(shè)計和終端技術(shù)。這是指包括由微小衛(wèi)星星座組成中、低軌道移動通信系統(tǒng)技術(shù)，特別是微小衛(wèi)星星群區(qū)域覆蓋、區(qū)域移動通信系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，以及地面站和終端技術(shù)。對于微小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信的途徑，理所當(dāng)然的是采用多星組成星座，但是在具體的部署建設(shè)中，如何采用最少的星，實(shí)現(xiàn)對局部地區(qū)的覆蓋，這是一個需要研究的問題。
　　高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。在大衛(wèi)星中普遍采用的功率和頻譜都比較高的QPSK技術(shù)是否可以用于微小衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，這也是需要探討的一個問題。從技術(shù)角度講，應(yīng)該來說此方案是可行的，但是需要在復(fù)雜性、可靠性和成本之間作一個平衡折衷。如采用這個技術(shù)，將可以減小便攜地面站的體積和提高通信的速率。