現代小衛星在通信領域中的應用

小型電子設備和推進裝置的發展，加速了新一代小型衛星的誕生。進入20世紀80年代以來，在發展大型衛星的同時，衛星小型化已成為當今國際航天器研制領域中的一個不容忽視的趨勢。在現實生活中，小衛星以其獨有的優勢，正在發揮出越來越大的作用?？梢韵嘈?，在21世紀，小衛星必將以特有的優勢在現代社會的方方面面發揮出越來越大的作用。

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

　　二、小衛星應用于通信
　　小衛星一般在低軌道使用，成本低，特別適合稀路由，非實時、低成本的通信應用，在眾多的通信手段中具有很強的競爭力。非實時通信業務在人們的通信中占有非常大的比例。這里主要介紹小衛星是如何實現非實時通信及其在特殊環境下的應用。
　　1.用小衛星實現存儲－轉發通信
　　地球上的某位置A欲發給位置B信息，由于種種原因不能直接由A到達B，只有借助小衛星轉發，當小衛星運行到位置A時，地面站A將發給位置B的信息發給小衛星，小衛星將信息存儲在星上的存儲器中，當小衛星通過位置B時，將存儲在星上存儲器中的信息發給地面站B，這樣就完成了信息的存儲－轉發過程。
　　2.存儲－轉發通信在我國的應用
　　農村郵電通信 我國約有24萬行政村，目前仍有相當數量的行政村無法實現通電話，甚至有些邊遠地區無法通郵。采用小衛星存儲轉發技術可解決通信問題。采用一顆小衛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，邊防哨所與總部通信相當困難，有時會因為突發事件，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星終端設備，采用小衛星存儲轉發通信，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?？床坏竭?，濤濤江水望不到頭，遠洋船隊或出海漁船，需要時刻保持與陸地的聯系，否則船隊就像斷了線的風箏，船上出現問題，不堪設想。所以在船上安裝衛星通信終端，保持與陸地的通信聯系，甚至通過接收衛星遙感數據確定魚群的位置，提高生產效率。
　　在勘探和探險中的通信 勘探隊和探險隊如采用衛星存儲轉發通信，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。
　　各種應急通信系統 對自然災害，如地震、水災、森林大火等，通過衛星存儲轉發通信系統可以立即架設通信終端，建立通信網絡，及時與外界建立通信聯系，以減少損失，及時取得外來援助。
　　提供個性化服務 由于國家開放了數據業務的經營權，國內許多ISP公司的用戶提供因特網及其增值業務。例如，通過衛星可以對移動用戶、勘探隊、探險隊和臨時性用提供電子郵件存儲轉發業務及其他個性服務。對一些特殊用戶感興趣的地區遙感圖像和數據，如對登山隊及探險隊提供特定地區地面積雪的情況和水文情況等。

　　三、小衛星的市場前景
　　1.國外微小衛星近期發展狀況
　　據有關資料顯示，自20世紀80年代以來，國際上微小衛星的發展十分迅速。目前世界上已經有十多個國家涉足小衛星研制領域，美國、俄羅斯、法國、英國和意大利都有了自己的小衛星平臺或星座。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星為切入點，帶動航天技術的發展。
　　近幾年來風起云涌的移動雙向個人通信市場，推動這小衛星的飛速發展。利用由小衛星星座構成的通信衛星網實現個人持機雙向移動通信，不僅可以用于話音通信，而且還可用于傳送數據、傳真、圖像和尋呼信息以及定位等。
　　另外它還具有手持機發射功率低、延遲小、沒有死角等優點，市場應用前景十分廣闊。
　　“超小型衛星”的試驗，目前也正在進行之中。如果一切順利的話，三年后，制造商將會制定可行的開發計劃。隨著政府機構、公司、大學、社區甚至富有的個人紛紛加入小衛星應用的行列，未來小衛星必將擁有無限風光。
　　2.我國對通信應用技術的研究
　　系統設計和終端技術。這是指包括由微小衛星星座組成中、低軌道移動通信系統技術，特別是微小衛星星群區域覆蓋、區域移動通信系統設計技術，以及地面站和終端技術。對于微小衛星實現實時通信的途徑，理所當然的是采用多星組成星座，但是在具體的部署建設中，如何采用最少的星，實現對局部地區的覆蓋，這是一個需要研究的問題。
　　高速數據傳輸技術。在大衛星中普遍采用的功率和頻譜都比較高的QPSK技術是否可以用于微小衛星通信系統中，這也是需要探討的一個問題。從技術角度講，應該來說此方案是可行的，但是需要在復雜性、可靠性和成本之間作一個平衡折衷。如采用這個技術，將可以減小便攜地面站的體積和提高通信的速率。