重生之乘風而起 第2536章 光通訊的優勢

  “這是一款非常優秀的衛星平台，其特點就是大容量，長壽命，高通用，高可靠。同時這也是我們國家第一次在衛星設計方麵引入了‘模塊化’的概念，也就是說，我們隻需要用同樣的平台，在將來搭載多種用途的專用效能模塊，就能讓它變成各種各樣的專業衛星。將會節約大量的衛星設計時間。”

  “此次發射我們使用了多項世界範圍內首次使用的技術，或者說首次在太空中實踐的技術。”

  “比如星間通訊，我們采用了高頻鐳射通訊技術。”

  “光通訊具有帶寬大、抗乾擾能力強等優勢，適合星間海量數據的高速傳輸。但其對衛星指向精度和穩定性的要求極高，技術實現難度較大。微波通訊技術更為成熟，指向容錯性好，係統設計和實現更為靈活，但受限於頻譜資源，帶寬相對有限。”

  “還有一個更重要的原因，頻譜資源的分配掌握在外國人的手裏邊，由國際無線電協會負責接收申請和分配，會給我們製造不少的障礙。”

  “因此隻要解決了指向與穩定兩個問題，在星間鏈路應用中，光通訊其實更具優勢。”

  “而我們所要求的衛星骨乾網，其傳輸速率要求在TB級，這個數據傳輸量遠超目前所有地麵通訊傳輸設備，隻有光通訊才做得到。”

  “另外還有一個好處，那就是太空當中是真空環境，不存在大氣中的微粒子散射帶來的信號衰減問題。”

  “衛星指向精度這個問題，是靠衛星姿態調整來解決的，要調整姿態，自然就需要能量，而衛星在太空中，不管是采用電池還是氣體，始終會存在一個儲能耗儘的問題。”

  “為瞭解決這個問題，我們采用了一項重要發明——離子電推技術。”

  “離子電推技術的原理其實很簡單，就是利用衛星上的太陽能板吸收太陽能，再將太陽能轉化為電能，利用電能對離子發生器的工質產生作用，使它釋放出電離子，再通過電磁線圈對電離子進行約束和調向，使之朝著想要的方向釋放，就能夠得到與釋放方向相反的作用力。”

  “這個作用力十分微小，僅僅能夠推動一張A4紙，但是太空中冇有大氣乾擾，太陽能板能夠產生的單位電能非常大，因此我們可以多設計機組離子電推發動機，以產生更大的推力。”

  “另外由於衛星是以相對靜止的狀態漂浮在太空中，冇有阻力來源，因此即便是一個微小的力量，也足以使其運動起來，加速度保持時間足夠，一樣可以達到極高的速度。”

  “利用這個特性，我們還能夠讓衛星實現變軌，就是當五顆同步軌道的高軌衛星中的一顆出現問題無法工作的時候，我們可以從十顆中軌衛星中挑一顆出來，啟動遷軌程式，讓它飛越一萬五千公裏，抵達同步高軌接替報廢衛星工作。”

  “由於離子釋放的工質如氙氣的工作時間極長，一台離子電推發動機的工作時長可以保證在數萬小時以上，發動機的壽命超過了衛星本身的壽命，所以這種發動機完全可以在衛星的壽命時間內，合格地承擔起動力源的工作。”

  小夥伴們聽得心曠神怡，在冇有阻力的世界裏，給上噸重的衛星持續施加在地麵上隻能吹動A4紙的微弱動力，就可以讓衛星開始移動並且克服引力作用產生加速度。

  哪怕這個加速度非常的微小，但隻要作用時間夠長，最終也會讓衛星產生極高的速度，跨越上萬公裏的距離，抵達另一個軌道。

  “解決了動力問題，接下來就要解決指向精度和穩定性的問題。”

  “鐳射就好像燈塔，雖然它在太空中基本上冇有衰減，可以讓極遠處的衛星接收，但是有一個重要的問題，就是它和成波麵傳播的信號不一樣，它是點狀的，接收衛星就好比是海洋上的帆船，要接受到燈塔的資訊，首先需要眼睛能夠找到燈塔才行。”

  “這項技術叫光源牽引穩定技術。”周至繼續介紹道：“說起來也比較簡單，光學設備安裝在一個類似陀螺儀一樣的雲台上，可以進行自動調整，調整的方法就是設計一個可以在球麵上運行的光點采集頭，並設計一個電靶，采集頭接收到鐳射後，會根據衛星相對運動時鐳射在電靶上產生的位移，對采集頭進行反向的作用，消減掉這樣的運動。”

  “這項設備的作用，就是不管衛星怎麽動，也可以保證衛星上的鐳射信號采集端始終準確地對準另一顆衛星的光源，保證通訊鏈路不會中斷。”

  “而這個運動隻需要內部電機驅動通過雲台和基座的相互作用來實現平衡，這是一套內力係統，因此無需動用作為外力係統的離子電推發動機，這樣可以延長離子電推發動機的總體壽命。”

  “從理論上講，三顆位於赤道上空的同步軌道衛星，單顆覆蓋張角一百六十二度，三顆間隔一百二十度，就能夠覆蓋除兩級以外的全球表麵，這個原理叫做‘最小衛星數量全球通訊原理’，也是衛星通訊係統核心基礎。”

  “但是我們的要求要更高一點，利用四顆衛星在地球高空同步軌道構成一個‘平移帶’，類似光線在迴歸線裏的上下移動方式，利用輪班形式讓同步衛星信號覆蓋範圍將兩極都包含了進去，以儘量多地產生信號共同覆蓋區域，這樣就可以讓更多的低軌衛星和地麵站可以參與到星間交換和星地交換工作中來。”

  “同時還有一顆常駐在我們國家的上空，用來作為冗餘備份衛星，同時也為國內衛星通訊提供更大的負載分流能力，分擔部份值班衛星的任務。”

  “原理都解釋清楚了，剩下的部分就簡單了。”周至說道：“十顆中軌衛星的覆蓋範圍不大，它們每一顆都有自己的星區，在同一星區內的通訊需求，需要跨兩到三個地麵站的那種，就通過單星中繼。”

  “如果是相鄰的星區，則由中軌衛星自行中繼。”

  “如果要跨兩到三個星區，如果靠中軌衛星的話需要中繼多次，這種時候就由高軌衛星來承擔中繼任務了。”

  “當然這隻是一個最簡單的例子，而在實際中繼任務時，情況就是比較複雜的，比如在海洋上冇有地麵站，船隻直接將信號發送給中軌星傳遞。”

  “不管實際傳輸鏈路是如何，總之遵循一個原則，那就是最少中繼原則，而我們的這個網絡，可以保證地球上任何地點兩個人，最多隻需要經過四顆星即可建立起通訊連接。”(本章完)