隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，低軌衛(wèi)星作為現(xiàn)代通信、互聯(lián)網(wǎng)、地球觀測等領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，正逐漸成為全球關(guān)注的焦點。低軌衛(wèi)星通常指運行在距離地球表面 2000 公里以下軌道的衛(wèi)星，憑借其獨特的優(yōu)勢，比如低傳輸延遲、高數(shù)據(jù)傳輸速率、廣覆蓋范圍以及相對較低的發(fā)射成本等，在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。

一、低軌衛(wèi)星行業(yè)概述?

1、定義與特點?

1.1.1 定義及軌道高度范圍?

低軌衛(wèi)星的全稱為低地球軌道衛(wèi)星（Low Earth Orbit Satellite），通常是指在距離地球表面約 160 - 2000 公里軌道上運行的人造衛(wèi)星。這一軌道高度范圍使其與中軌衛(wèi)星（軌道高度約 2000 - 35786 公里）和高軌衛(wèi)星（地球靜止軌道衛(wèi)星，軌道高度約 35786 公里）相區(qū)別。低軌衛(wèi)星的軌道高度相對較低，這賦予了它們一系列獨特的技術(shù)特點和應(yīng)用優(yōu)勢。?

根據(jù)北京研精畢智信息有限公司發(fā)布的調(diào)研報告指出，低軌衛(wèi)星在如此近地的軌道運行，其運行速度相對較快，通常環(huán)繞地球一周僅需 1.5 - 2.5 小時左右。這使得低軌衛(wèi)星能夠更頻繁地經(jīng)過地球表面特定區(qū)域，實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的高頻率觀測和數(shù)據(jù)采集。同時，較低的軌道高度也意味著信號傳輸路徑更短，從而大大減少了信號傳輸?shù)臅r延，提高了通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。?

1.1.2 獨特技術(shù)特點?

傳輸時延小：由于低軌衛(wèi)星距離地球表面較近，信號傳輸路徑短，因此信號傳輸時延顯著減小。與高軌衛(wèi)星相比，低軌衛(wèi)星的傳輸時延可降低至幾十毫秒甚至更低，能夠滿足對實時性要求極高的應(yīng)用場景，如實時視頻通話、在線游戲、金融交易等。在這些場景中，低時延的通信保障能夠提供更加流暢、穩(wěn)定的用戶體驗，避免因信號延遲而導(dǎo)致的操作失誤或數(shù)據(jù)丟失。?

鏈路損耗低：信號在傳輸過程中會受到大氣吸收、散射等因素的影響而產(chǎn)生損耗。低軌衛(wèi)星與地面之間的鏈路距離較短，信號在傳輸過程中受到的干擾相對較小，鏈路損耗較低。這使得低軌衛(wèi)星在通信過程中能夠以較低的功率實現(xiàn)可靠的信號傳輸，降低了對地面接收設(shè)備和衛(wèi)星發(fā)射功率的要求，同時也有助于提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。?

發(fā)射靈活：低軌衛(wèi)星的質(zhì)量和體積相對較小，對發(fā)射載體的要求相對較低。它們可以通過多種方式發(fā)射，包括傳統(tǒng)的大型運載火箭、小型運載火箭，甚至可以搭載在飛機(jī)或氣球上進(jìn)行發(fā)射。這種發(fā)射靈活性使得低軌衛(wèi)星的部署更加便捷、高效，能夠根據(jù)不同的任務(wù)需求和預(yù)算選擇最合適的發(fā)射方式。同時，發(fā)射靈活也意味著低軌衛(wèi)星星座的建設(shè)可以更加快速地進(jìn)行，縮短了項目的建設(shè)周期。?

覆蓋范圍廣：盡管單顆低軌衛(wèi)星的覆蓋范圍相對有限，但通過合理的星座組網(wǎng)，可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的無縫覆蓋。多個低軌衛(wèi)星在不同的軌道平面上協(xié)同工作，相互補充，能夠確保地球上任何地點都能在一定時間內(nèi)被衛(wèi)星覆蓋。這種廣覆蓋能力使得低軌衛(wèi)星在全球通信、氣象監(jiān)測、地球觀測等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，能夠為偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、空中等傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的區(qū)域提供服務(wù)。?

2、分類方式?

1.2.1 按功能分類?

通信低軌衛(wèi)星：通信低軌衛(wèi)星是低軌衛(wèi)星中最為常見的類型之一，其主要功能是提供通信服務(wù)，包括語音通信、數(shù)據(jù)傳輸、互聯(lián)網(wǎng)接入等。通信低軌衛(wèi)星可以彌補地面通信網(wǎng)絡(luò)在偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、空中等區(qū)域的覆蓋不足，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信互聯(lián)互通。例如，SpaceX 的星鏈計劃旨在通過發(fā)射大量低軌通信衛(wèi)星，構(gòu)建一個全球覆蓋的高速互聯(lián)網(wǎng)星座，為全球用戶提供高速、穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。截至 2024 年，星鏈星座已發(fā)射了數(shù)千顆衛(wèi)星，在全球多個國家和地區(qū)開展了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)試點，為偏遠(yuǎn)地區(qū)和海上船只提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。?

遙感低軌衛(wèi)星：遙感低軌衛(wèi)星主要用于對地球表面進(jìn)行觀測和監(jiān)測，獲取地球的地理、氣象、環(huán)境、資源等方面的信息。這類衛(wèi)星搭載了各種類型的傳感器，如光學(xué)相機(jī)、雷達(dá)、紅外探測器等，能夠?qū)Φ厍虮砻孢M(jìn)行高分辨率成像和多光譜探測。通過對遙感數(shù)據(jù)的分析和處理，可以實現(xiàn)對自然災(zāi)害的監(jiān)測與預(yù)警、土地利用變化監(jiān)測、農(nóng)作物生長監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用。例如，我國的高分系列衛(wèi)星中有多顆低軌遙感衛(wèi)星，它們能夠獲取高分辨率的地球影像，為我國的國土資源調(diào)查、城市規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供了重要的數(shù)據(jù)支持。?

導(dǎo)航低軌衛(wèi)星：導(dǎo)航低軌衛(wèi)星主要用于提供導(dǎo)航定位服務(wù)，輔助地面、海洋、空中和空間用戶確定自身的位置、速度和時間信息。導(dǎo)航低軌衛(wèi)星通常與其他軌道的導(dǎo)航衛(wèi)星（如中軌導(dǎo)航衛(wèi)星）協(xié)同工作，共同構(gòu)成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。低軌導(dǎo)航衛(wèi)星具有信號傳輸延遲小、定位精度高等優(yōu)點，能夠為一些對實時性和精度要求較高的應(yīng)用場景提供更好的導(dǎo)航服務(wù)，如自動駕駛、航空航天、智能交通等領(lǐng)域。雖然目前全球主要的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如 GPS、北斗、伽利略等）以中軌衛(wèi)星為主，但低軌導(dǎo)航衛(wèi)星作為一種補充和增強(qiáng)手段，也受到了越來越多的關(guān)注和研究。?

1.2.2 按衛(wèi)星平臺分類?

單星平臺低軌衛(wèi)星：單星平臺低軌衛(wèi)星是指獨立運行的單個衛(wèi)星，它們各自承擔(dān)特定的任務(wù)，不依賴其他衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)交互或協(xié)同工作。單星平臺低軌衛(wèi)星具有任務(wù)針對性強(qiáng)、設(shè)計和運營相對簡單等優(yōu)點，適用于一些對衛(wèi)星功能要求較為單一、獨立性較強(qiáng)的應(yīng)用場景。例如，某些小型的科研衛(wèi)星或特定領(lǐng)域的專用衛(wèi)星，如氣象探測衛(wèi)星、空間科學(xué)實驗衛(wèi)星等，通常采用單星平臺設(shè)計。這些衛(wèi)星可以根據(jù)具體的科研任務(wù)或應(yīng)用需求，搭載相應(yīng)的儀器設(shè)備，獨立完成數(shù)據(jù)采集、觀測和實驗等任務(wù)。?

多星平臺低軌衛(wèi)星（衛(wèi)星星座）：多星平臺低軌衛(wèi)星是指由多顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座，這些衛(wèi)星通過相互協(xié)作和數(shù)據(jù)交互，共同完成更復(fù)雜、更廣泛的任務(wù)。衛(wèi)星星座可以實現(xiàn)全球覆蓋、提高數(shù)據(jù)采集頻率和分辨率、增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和抗毀性等優(yōu)勢。目前，許多大型的低軌衛(wèi)星項目都采用衛(wèi)星星座的形式，如前面提到的 SpaceX 星鏈計劃、我國的鴻雁星座和行云工程等。以星鏈星座為例，它由數(shù)千顆低軌衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星在不同的軌道平面上均勻分布，通過星間鏈路實現(xiàn)衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，從而構(gòu)建起一個全球覆蓋的高速互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。在衛(wèi)星星座中，每顆衛(wèi)星都扮演著不同的角色，它們相互配合，共同為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。

二、低軌衛(wèi)星行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)?

1、衛(wèi)星制造技術(shù)?

2.1.1 輕量化與小型化設(shè)計?

在低軌衛(wèi)星制造中，輕量化與小型化設(shè)計是關(guān)鍵技術(shù)之一，對降低衛(wèi)星發(fā)射成本、提高發(fā)射效率以及拓展衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。?

從材料方面來看，新型復(fù)合材料的應(yīng)用為衛(wèi)星的輕量化提供了可能。例如，碳纖維復(fù)合材料因其具有高強(qiáng)度、低密度、耐腐蝕等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)部件的制造。與傳統(tǒng)的金屬材料相比，碳纖維復(fù)合材料可以在保證衛(wèi)星結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，顯著減輕衛(wèi)星的重量。以某型號低軌衛(wèi)星為例，其采用碳纖維復(fù)合材料制造衛(wèi)星的主體框架，相比之前使用鋁合金材料，重量減輕了約 30%，這不僅降低了衛(wèi)星的發(fā)射成本，還減少了衛(wèi)星在軌道運行時所需的推進(jìn)劑消耗，延長了衛(wèi)星的使用壽命。?

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，通過采用先進(jìn)的設(shè)計理念和仿真技術(shù)，對衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，去除不必要的結(jié)構(gòu)部件，優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局，實現(xiàn)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的輕量化。例如，采用蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計衛(wèi)星的面板，這種結(jié)構(gòu)具有重量輕、強(qiáng)度高、剛度好等優(yōu)點，能夠有效地提高衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)性能。同時，利用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，根據(jù)衛(wèi)星在不同工況下的受力情況，對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使材料分布更加合理，進(jìn)一步減輕衛(wèi)星的重量。?

衛(wèi)星的小型化設(shè)計則是通過高度集成化的電子系統(tǒng)和微納技術(shù)來實現(xiàn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子元器件的體積越來越小，性能越來越高。通過將多種功能的電子元器件集成在一個芯片上，實現(xiàn)衛(wèi)星電子系統(tǒng)的高度集成化，從而減小衛(wèi)星的體積和重量。例如，采用片上系統(tǒng)（SoC）技術(shù)，將衛(wèi)星的處理器、存儲器、通信模塊等集成在一個芯片上，大大減小了衛(wèi)星電子系統(tǒng)的體積和功耗。此外，微納技術(shù)的發(fā)展也為衛(wèi)星的小型化提供了新的途徑。微納衛(wèi)星采用微小的衛(wèi)星平臺和先進(jìn)的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星的小型化和輕量化。微納衛(wèi)星的重量通常在幾十千克甚至幾千克以下，但其功能卻越來越強(qiáng)大，可以完成多種任務(wù)，如通信、遙感、科學(xué)探測等。?

輕量化與小型化設(shè)計對降低成本和提高發(fā)射效率具有顯著作用。一方面，輕量化設(shè)計減輕了衛(wèi)星的重量，降低了對運載火箭運載能力的要求，從而可以選擇更小型、更經(jīng)濟(jì)的運載火箭進(jìn)行發(fā)射，或者在同一枚運載火箭上搭載更多的衛(wèi)星，降低了單位衛(wèi)星的發(fā)射成本。另一方面，小型化設(shè)計使得衛(wèi)星的制造周期縮短，生產(chǎn)效率提高，同時也降低了衛(wèi)星的研制成本和運營成本。此外，小型化衛(wèi)星由于體積小、重量輕，發(fā)射靈活，可以通過多種方式發(fā)射，如搭載在大型運載火箭上發(fā)射、使用小型專用運載火箭發(fā)射，甚至可以通過飛機(jī)或氣球發(fā)射，大大提高了衛(wèi)星的發(fā)射效率和部署靈活性。?

2.1.2 高效能源系統(tǒng)?

低軌衛(wèi)星的高效能源系統(tǒng)是保障衛(wèi)星正常運行的關(guān)鍵，主要包括太陽能電池板和儲能技術(shù)等。太陽能電池板是低軌衛(wèi)星最主要的能源來源，其性能的提升對于衛(wèi)星的能源供應(yīng)至關(guān)重要。目前，低軌衛(wèi)星廣泛采用的是硅基太陽能電池板，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其光電轉(zhuǎn)換效率得到了顯著提高。早期的硅基太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率約為 15% - 20%，而現(xiàn)在一些先進(jìn)的硅基太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過 25%。例如，某新型低軌衛(wèi)星采用的高效硅基太陽能電池板，通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)和材料，使其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 27%，相比傳統(tǒng)太陽能電池板，在相同光照條件下，能夠為衛(wèi)星提供更多的電能。此外，為了提高太陽能電池板的發(fā)電效率，還采用了一些新技術(shù)，如多結(jié)電池技術(shù)、聚光技術(shù)等。多結(jié)電池技術(shù)通過將不同禁帶寬度的半導(dǎo)體材料層疊在一起，能夠更有效地吸收不同波長的太陽光，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率；聚光技術(shù)則是通過使用光學(xué)元件將太陽光聚焦到太陽能電池上，增加單位面積上的光照強(qiáng)度，提高發(fā)電效率。?

儲能技術(shù)在低軌衛(wèi)星中也起著重要作用，它能夠在衛(wèi)星處于陰影區(qū)或太陽能電池板發(fā)電不足時，為衛(wèi)星提供穩(wěn)定的能源供應(yīng)。目前，低軌衛(wèi)星常用的儲能設(shè)備是鋰離子電池，鋰離子電池具有能量密度高、充放電效率高、使用壽命長等優(yōu)點。為了滿足低軌衛(wèi)星對儲能技術(shù)的更高要求，研究人員不斷研發(fā)新型儲能材料和技術(shù)。例如，固態(tài)鋰電池作為一種新型儲能技術(shù)，具有更高的能量密度和安全性，有望在低軌衛(wèi)星中得到廣泛應(yīng)用。固態(tài)鋰電池采用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，不僅可以提高電池的能量密度，還能有效避免液態(tài)電解質(zhì)可能帶來的泄漏和爆炸等安全問題。此外，超級電容器也因其具有充放電速度快、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，在低軌衛(wèi)星儲能領(lǐng)域受到關(guān)注。超級電容器可以與鋰離子電池配合使用，在衛(wèi)星需要快速補充能量時，由超級電容器提供能量，而在衛(wèi)星處于穩(wěn)定運行狀態(tài)時，由鋰離子電池進(jìn)行儲能，從而提高衛(wèi)星能源系統(tǒng)的整體性能。?

高效能源系統(tǒng)對衛(wèi)星運行有著深遠(yuǎn)的影響。穩(wěn)定的能源供應(yīng)確保了衛(wèi)星上各種設(shè)備的正常運行，如通信設(shè)備、遙感設(shè)備、姿態(tài)控制系統(tǒng)等。充足的電能可以保證衛(wèi)星通信設(shè)備的高功率發(fā)射，實現(xiàn)與地面站或其他衛(wèi)星之間的可靠通信；為遙感設(shè)備提供穩(wěn)定的電力支持，使其能夠獲取高質(zhì)量的地球觀測數(shù)據(jù)；維持姿態(tài)控制系統(tǒng)的正常工作，確保衛(wèi)星始終保持正確的姿態(tài)。高效能源系統(tǒng)還可以延長衛(wèi)星的使用壽命。通過提高太陽能電池板的發(fā)電效率和儲能技術(shù)的性能，減少了衛(wèi)星對外部能源的依賴，降低了能源系統(tǒng)的故障率，從而延長了衛(wèi)星的在軌運行時間。?

2、衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)?

2.2.1 運載火箭技術(shù)發(fā)展?

運載火箭技術(shù)的進(jìn)步是推動低軌衛(wèi)星發(fā)展的重要力量，其中重復(fù)使用技術(shù)的出現(xiàn)對降低發(fā)射成本和提高發(fā)射頻率具有革命性的影響。?

傳統(tǒng)的運載火箭在完成發(fā)射任務(wù)后，大多部件被遺棄，導(dǎo)致發(fā)射成本居高不下。而可重復(fù)使用火箭技術(shù)的核心在于實現(xiàn)火箭一級或多級的回收和重復(fù)使用。以美國 SpaceX 公司的獵鷹 9 號火箭為例，它通過采用垂直起降技術(shù)，在火箭一級完成任務(wù)后，能夠自主返回地面或海上回收平臺。獵鷹 9 號火箭的成功復(fù)用，大幅降低了發(fā)射成本。據(jù) SpaceX 公司數(shù)據(jù)，獵鷹 9 號火箭單次復(fù)用成本約 2000 萬美元，相比不可重復(fù)使用的火箭，成本降低了 90% 以上。這種成本的大幅下降，使得低軌衛(wèi)星星座的大規(guī)模部署成為可能。例如，SpaceX 的星鏈計劃能夠發(fā)射數(shù)千顆低軌衛(wèi)星，可重復(fù)使用火箭技術(shù)功不可沒，它為星鏈計劃提供了經(jīng)濟(jì)高效的發(fā)射方式，支撐了其全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。?

在提高發(fā)射頻率方面，可重復(fù)使用火箭也具有顯著優(yōu)勢。由于火箭部件可以回收并經(jīng)過檢測維護(hù)后再次使用，大大縮短了火箭的生產(chǎn)和準(zhǔn)備周期。傳統(tǒng)運載火箭從生產(chǎn)到發(fā)射需要較長的時間，而獵鷹 9 號火箭在完成一次發(fā)射和回收后，經(jīng)過較短時間的維護(hù)和檢測，就可以再次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。這使得衛(wèi)星運營商能夠更靈活地安排發(fā)射計劃，根據(jù)市場需求和業(yè)務(wù)發(fā)展，及時將衛(wèi)星送入軌道。對于低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，快速的發(fā)射頻率可以加速星座的組網(wǎng)進(jìn)程，更快地實現(xiàn)全球覆蓋，為用戶提供服務(wù)，從而在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。?

除了垂直起降技術(shù)，可重復(fù)使用火箭還在其他關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破，如高精度導(dǎo)航與控制技術(shù)、先進(jìn)的熱防護(hù)技術(shù)等。高精度導(dǎo)航與控制技術(shù)確?；鸺诜祷剡^程中能夠精確地降落在預(yù)定位置，避免偏差；先進(jìn)的熱防護(hù)技術(shù)則保證火箭在高速返回大氣層時，能夠承受高溫的考驗，保護(hù)火箭內(nèi)部設(shè)備和結(jié)構(gòu)的安全。這些技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，共同推動了可重復(fù)使用火箭技術(shù)的成熟和應(yīng)用，為低軌衛(wèi)星的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。?

2.2.2 一箭多星發(fā)射技術(shù)?

一箭多星發(fā)射技術(shù)是指利用同一枚運載火箭將多顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道的技術(shù)，其原理主要是通過合理設(shè)計衛(wèi)星的搭載布局和分離機(jī)構(gòu)，以及精確控制運載火箭的飛行軌道和姿態(tài)，實現(xiàn)多顆衛(wèi)星在不同時間、不同軌道高度或不同軌道平面上的準(zhǔn)確分離和部署。在衛(wèi)星搭載布局方面，需要考慮衛(wèi)星的尺寸、重量、形狀以及它們之間的電磁兼容性等因素，確保多顆衛(wèi)星能夠緊密而安全地集成在運載火箭上。例如，將體積較小、重量較輕的衛(wèi)星放置在運載火箭的上部，而將體積較大、重量較重的衛(wèi)星放置在下部，以保證火箭的重心穩(wěn)定。在分離機(jī)構(gòu)設(shè)計上，通常采用爆炸螺栓、彈簧分離裝置或釋放機(jī)構(gòu)等，通過精確控制這些機(jī)構(gòu)的觸發(fā)時間和力度，實現(xiàn)衛(wèi)星的依次分離，避免衛(wèi)星之間發(fā)生碰撞。?

一箭多星發(fā)射技術(shù)具有諸多優(yōu)勢。首先，它能夠顯著提高發(fā)射效率。在傳統(tǒng)的發(fā)射方式中，每顆衛(wèi)星需要單獨發(fā)射，這不僅耗費大量時間，而且占用有限的發(fā)射資源。而采用一箭多星技術(shù)，一次發(fā)射可以將多顆衛(wèi)星送入軌道，同時滿足多個用戶的需求，大大縮短了衛(wèi)星的部署周期。其次，一箭多星技術(shù)可以有效節(jié)省成本。將多顆衛(wèi)星集成在同一枚運載火箭上發(fā)射，減少了火箭制造、測試、發(fā)射準(zhǔn)備等環(huán)節(jié)的重復(fù)工作，降低了總體成本。此外，一箭多星技術(shù)還可以提高衛(wèi)星的覆蓋范圍和應(yīng)用效果。通過將不同功能的衛(wèi)星同時送入不同軌道，這些衛(wèi)星可以相互協(xié)作，實現(xiàn)更廣泛的地球觀測、通信覆蓋和數(shù)據(jù)采集，發(fā)揮更大的綜合效益。我國在一箭多星技術(shù)上取得了豐碩成果，2024 年，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭，成功將遙感三十九號衛(wèi)星等 41 顆衛(wèi)星發(fā)射升空，刷新了我國一箭多星的記錄。此次發(fā)射任務(wù)中，41 顆衛(wèi)星涵蓋了多種類型，包括用于地球觀測的遙感衛(wèi)星、用于通信試驗的衛(wèi)星以及用于科學(xué)探測的衛(wèi)星等。通過精確的軌道計算和控制，這些衛(wèi)星被準(zhǔn)確地送入不同的預(yù)定軌道，充分展示了我國在一箭多星技術(shù)方面的高超水平。這次發(fā)射不僅提升了我國在航天領(lǐng)域的國際影響力，也為我國低軌衛(wèi)星星座的建設(shè)和應(yīng)用提供了有力支持，推動了我國在通信、遙感、導(dǎo)航等領(lǐng)域的發(fā)展。?

3、通信技術(shù)?

2.3.1 星間鏈路技術(shù)?

星間鏈路技術(shù)是指在衛(wèi)星之間建立的通信鏈路，通過該鏈路，衛(wèi)星之間可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交互。其原理主要基于微波通信和激光通信兩種方式。微波通信星間鏈路利用微波頻段的電磁波在衛(wèi)星之間傳輸信號。微波具有較強(qiáng)的繞射能力和抗干擾能力，能夠在復(fù)雜的空間環(huán)境中實現(xiàn)穩(wěn)定的通信。在微波通信星間鏈路中，衛(wèi)星上安裝有微波天線，通過精確的指向控制，實現(xiàn)衛(wèi)星之間的微波信號收發(fā)。同時，采用先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和信道編碼技術(shù)，提高信號傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃?。例如，常用的正交振幅調(diào)制（QAM）技術(shù)可以在有限的帶寬內(nèi)實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，前向糾錯（FEC）編碼技術(shù)則可以有效降低信號傳輸過程中的誤碼率。?

激光通信星間鏈路則利用激光束作為載波在衛(wèi)星之間傳輸信息。激光具有頻率高、方向性好、帶寬大等優(yōu)點，使得激光通信星間鏈路能夠?qū)崿F(xiàn)高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。在激光通信星間鏈路中，衛(wèi)星上配備有激光發(fā)射和接收裝置，通過高精度的瞄準(zhǔn)、捕獲和跟蹤（PAT）系統(tǒng)，確保激光束能夠準(zhǔn)確地指向目標(biāo)衛(wèi)星。同時，采用相干光通信技術(shù)，利用激光的相位、偏振和頻率等特性進(jìn)行信號調(diào)制，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率和通信質(zhì)量。例如，相干光通信技術(shù)可以將單個收發(fā)器模塊的帶寬增加數(shù)倍，實現(xiàn)數(shù) Gbps 甚至 Tbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。?

星間鏈路技術(shù)在實現(xiàn)全球無縫通信和提高通信效率方面發(fā)揮著重要作用。在全球無縫通信方面，通過構(gòu)建星間鏈路網(wǎng)絡(luò)，不同軌道、不同位置的衛(wèi)星可以相互連接，形成一個覆蓋全球的通信網(wǎng)絡(luò)。這使得無論在地球的任何角落，包括偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、空中等，用戶都能夠通過衛(wèi)星與其他地區(qū)進(jìn)行通信。例如，在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，地面通信網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋，而通過低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的星間鏈路，用戶可以與外界保持通信聯(lián)系，實現(xiàn)語音通話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。在提高通信效率方面，星間鏈路減少了信號傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，避免了地面中繼站的限制，從而大大縮短了通信延遲，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。例如，在實時視頻傳輸、在線游戲等對通信實時性要求較高的應(yīng)用場景中，星間鏈路技術(shù)能夠提供低延遲、高帶寬的通信服務(wù)，保障用戶體驗的流暢性和穩(wěn)定性。?

2.3.2 頻率資源利用與管理?

低軌衛(wèi)星頻率資源是衛(wèi)星通信的關(guān)鍵要素之一，具有極高的重要性。頻率資源如同衛(wèi)星通信的 “生命線”，是衛(wèi)星與地面站之間以及衛(wèi)星之間進(jìn)行信號傳輸?shù)妮d體。不同的頻率頻段適用于不同的通信業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景，例如，L 頻段常用于衛(wèi)星移動通信，具有繞射能力強(qiáng)、信號衰減小的特點，適合在復(fù)雜地形和移動環(huán)境下進(jìn)行通信；Ka 頻段則以其帶寬大、傳輸速率高的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶通信業(yè)務(wù)。隨著低軌衛(wèi)星數(shù)量的不斷增加，對頻率資源的需求也日益增長。據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）統(tǒng)計，截至 2024 年，全球已申報的低軌衛(wèi)星通信頻率資源需求呈爆發(fā)式增長，眾多國家和企業(yè)紛紛搶占有限的頻率資源。?

當(dāng)前，低軌衛(wèi)星頻率資源利用情況呈現(xiàn)出復(fù)雜的態(tài)勢。一方面，部分熱門頻段如 Ka 頻段、Ku 頻段等已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，許多低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)在這些頻段上開展業(yè)務(wù)。例如，SpaceX 的星鏈計劃大量使用 Ka 頻段進(jìn)行衛(wèi)星與地面用戶終端之間的通信，為全球用戶提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。另一方面，隨著低軌衛(wèi)星星座的大規(guī)模建設(shè)，頻率資源的競爭日益激烈，出現(xiàn)了頻率擁擠和干擾問題。由于衛(wèi)星軌道和頻率資源的有限性，不同衛(wèi)星系統(tǒng)之間可能存在頻率重疊和干擾的情況，這嚴(yán)重影響了衛(wèi)星通信的質(zhì)量和可靠性。例如，在某些地區(qū)，多個低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)同時使用相同或相近的頻率，導(dǎo)致信號相互干擾，出現(xiàn)通信中斷、數(shù)據(jù)丟失等問題。?

在頻率資源管理方面，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。國際上，雖然有 ITU 負(fù)責(zé)制定頻率分配規(guī)則和協(xié)調(diào)各國之間的頻率使用，但隨著低軌衛(wèi)星技術(shù)的快速發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用的興起，現(xiàn)有的頻率管理規(guī)則和協(xié)調(diào)機(jī)制難以滿足日益增長的需求。一些國家和企業(yè)在頻率申報和使用過程中存在不規(guī)范的行為，導(dǎo)致頻率資源的分配不合理和浪費。在國內(nèi)，頻率資源管理也需要進(jìn)一步完善。隨著我國低軌衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，涉及多個部門和企業(yè)的頻率使用協(xié)調(diào)問題日益突出，需要建立更加高效、統(tǒng)一的頻率管理體系，加強(qiáng)頻率資源的規(guī)劃、分配和監(jiān)管，提高頻率資源的利用效率。

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