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中国首颗空事卫星入轨8个月 “空中雷达”正在靠近

08-21 经济观察网
语音播报预计12分钟

中国首颗空事卫星入轨8个月 “空中雷达”正在靠近

经济观察报 记者 沈怡然 自航空史上最大谜团“马航失联”事件之后,中国努力尝试用卫星监控技术解决飞机失联的难题,并取得实验性的成果。

当前,中国空事卫星系统首颗技术验证卫星正在运行中。繁忙空域内,平均每小时可接收ADS-B消息数超过100万条;最远探测距离达到2000公里以上;半径800公里的设计覆盖范围内,95%位置消息更新间隔低于8秒……

这颗卫星于2020年11月6日正式发射入轨,2021年8月17日,长沙天仪空间科技研究院有限公司(卫星提供方,下称“天仪研究院”)公布这样一个消息:经验证,“北航空事卫星一号”卫星,实现了全球空域飞行数据的稳定传输,其搭载的星基ADS-B载荷监视性能初步满足空管运行的需求,可以直接留在轨道继续使用。这也意味着星基航空监视技术的运用在中国成为可能。

通俗来讲,就是通过多次发射数百颗小卫星,在低轨组成卫星星座,以这些卫星作为“空中雷达”,实现从飞机-卫星-地面的信息传输。传统航空监测手段存在很大的监视盲区,包括海域、南北极、荒漠,有了“空中雷达”和地面的配合,无论“天涯海角”都能监视飞机在空中的一举一动。

目前只是发射了一颗实验星。项目由北京航空航天大学的国家空管新航行系统技术重点实验室主导(下称“北航实验室”),联合天仪研究院、九洲空管等企业共同完成。

8月19日,天仪研究院创始人兼CEO杨峰对记者表示,保守评估,这颗星的有效覆盖半径800km约替代4个地面站,后续会继续改进,计划在未来实现整个星座的全球覆盖。

大规模的卫星组网还在计划中。按照北航实验室的判断,如果500公里轨道高度,需要300多颗卫星。全球航班数据服务公司飞友科技有限公司(下称“飞友科技”)判断,如果870公里轨道高度,需要77颗卫星。

首颗星入轨

早在2020年11月6日,这颗卫星于太原成功发射入轨。此后阶段,杨峰和团队并没有丝毫松懈,每天不断收集来自太空的数据,确认和验证卫星各方面的能力,因为卫星入轨之后,才真正展开工作,这期间,团队获得了全球空域的大量飞行数据,同时完成了大量的测试。作为一家专注商业小卫星研制及数据应用服务的民营企业,天仪研究院成立5年,完成了12次太空任务,成功发射21颗小卫星。

北京航空航天大学是杨峰的母校,他曾经的老师——北航张学军教授正在研判,能否发射一组用于空管的全球卫星互联网星座,实现对地面站的补充和替代,来帮助空管部门解决一直以来飞机失联的问题。

飞友科技CTO朱睿对记者表示,“马航失联”事件过去七年,很长时间内,各方都无法确认飞机到底在哪,因为它正好处于海上雷达盲区。

传统模式是,在飞机上搭载一套ADS-B系统(国际民航组织确定的新一代空管监视技术),并沿飞机航路航线建设空管地面站,实现地面与飞机的互联。同时,飞机也可向其它飞机、地面站周期性广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等状态信息。其它飞机接收到广播信息后,根据实际情况进行机动操作,防止飞机发生碰撞。

朱睿表示,空管希望拥有无死角、全覆盖、信息丰富的监视技术,但是,因为地理环境限制。例如沙漠、北极、南极、海洋等无人区,没有电、没有网,因此无法架设基站,形成一些盲区,这对飞机是存在极大安全隐患的。

自“马航”失联事件之后,对于以卫星代替地面站对飞机进行监视的思路,全球开始高度重视起来。

航空分析师李瀚明对记者表示,空事卫星,除了避免飞机失联以外的另一个价值,在于空管监控飞机所需的地面设备投入和土地占用可以降低。卫星得到进一步推广,可以帮助很多飞机密度较低、相互间隔较大地区的空管和机场节省雷达和地面站等建设成本,对降低民航发展成本具有长远意义。

中国开放民营航天约5年,小卫星也获得商业发展。和传统高轨大卫星相比,商业小卫星通常在1000公斤及以下,理论上也能满足传统卫星通信、导航、遥感的部分需求。在全球航天公司SpaceX、OneWeb的发展刺激下,小卫星组网的概念在国内被抛出,即单次或多次发射上百颗乃至数百颗小卫星,组成低轨卫星星座。

杨峰表示,在综合成本上,几年前一颗卫星从研制、生产到发射,至少需要数千万元,目前已经低至数百万元,整体上,造价和研制周期已经大为缩短。

大规模组网待开启

杨峰表示,星基卫星在技术上的可行性已经得到初步证实。下一阶段,各方将尽快完成卫星的组网建设。

飞友科技有限公司也在大力推广星基手段。朱睿表示,星基手段的推广难点在于,一定要在全球有足够多的卫星,否则传递信息的效率会慢,“如果不能快速反应,甚至需要15-30分钟传输地面,那飞机早就失联了”。对于组网规模,北航实验室判断,如果在500公里轨道高度,需要发射300多颗卫星。

星座中,卫星之间依靠路由实现互联,海上卫星无法联络地面,陆地卫星(能联通陆地上的地面站)可以联络地面。当海上卫星接收了飞机的数据,先将数据传给陆地卫星,再传给地面。若卫星数量不足,则会增加传递的时间成本。

李瀚明表示,对于空事监管卫星星座,一些细节问题有待解决。其中一个问题是飞机和卫星之间的沟通能力问题——目前卫星只能单向接收飞机发出的位置信号传回地面,不能承担向飞机发出指令的任务。目前,北航的这颗ADS-B卫星是单向通信的,实验室后续会尝试研发双向通信的载荷,实现更高的通信效率。

(责任编辑:董云龙)
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