文 | 才霖
衛星通信技術量産上車
衛星通信正在改變世界
摩天大樓遭到強烈旋風的襲擊，地鐵隧道湧出洶湧的洪水，幸存者們紛紛躲進圖書館，焦急地與家人聯系，然而手機卻收不到任何信号。
這是災難電影《後天》中的情節，也是影視劇編劇們都愛使用的橋段。在危險發生的一刻，象征希望的手機幸運地沒有摔碎，打開後卻無法接收信号；汽車駕駛室中還能收聽到電台新聞播報，卻無法對外界發出資訊。
逼仄的空間、破滅的希望，塑造出跌宕起伏的電影情節，也暗示了現代人對“技術”的擔憂與期待。
2022年國際電信聯盟統計資料顯示，全球仍有近30億人沒有接入網際網路，約4.5億人居住在移動網絡尚未覆寫的地區。即使在4G網絡相對普及、5G網絡建設速度領先全球的中國，在大量的深山、沙漠、戈壁等地區，依然有不少區域無法實作移動網絡覆寫。
不過随着中國商業航天市場的逐漸開放，衛星“國家隊”和民營企業紛紛布局衛星網際網路産業，帶動了通信小衛星研制、火箭發射、衛星通信系統終端裝置與軟體應用市場的快速發展。令人擔憂的災難片情節，正在通過衛星通信技術應用到更多日常生活場景而發生改變。
今年，中國的商業航天迎來了爆發時刻。在火箭領域，天兵科技天龍二号成功入軌，中國液氧甲烷火箭朱雀二号全球成功首飛；在衛星領域，汽車、手機廠商紛紛與衛星“捆綁”。手機廠商推出衛星通信功能，在沒有地面信号的情況下，使用者可以通過連接配接衛星，發送衛星短消息。這能夠為身處困境的使用者提供最後的救援機會，以保障人身安全。
圍繞智能汽車的演進，從系統工程角度出發，商業航天企業時空道宇正向定義衛星通信導航解決方案，成功将車載衛星通信服務導入車輛中。10月27日，汽車品牌極氪與時空道宇共同推出了全球量産衛星通信乘用車——極氪001FR，能夠提供雙向衛星消息與衛星通話服務。
通過配備時空道宇自研車載衛星通信終端——吉時尋®，配合車載衛星通信天線及軟體服務，在沒有地面網絡或地面網絡受損的情況下，使用者使用極氪001FR車機系統可實作接打衛星電話和收發衛星消息。如遇汽車發生碰撞、車内二氧化碳濃度超标、電池熱失控等情況時，車輛可通過衛星實作自主報警，為使用者出行更添安全保障，這意味着衛星通信在汽車端這一占據人們生活大多數時間的重大場景裡，實作了許多新的突破。
從無到有，人類衛星通信的曆程
每當衛星發射升空，守候在電視機前的人們都會感到一種莫名的激動與震撼，人們驚歎于火箭發射時的壯觀，但衛星似乎又與普通人的距離十分遙遠。
如今，衛星通信進入到了大衆身邊，從帶着神秘光環的“科幻産物”進入災難救援、手機應用和日常出行，衛星通信應用技術走過了一條漫長的道路。
1945年，英國科學家亞瑟·克拉克發表在《無線電》雜志上的一篇論文，提出了利用同步軌道衛星作為中繼站進行全球無線電通信的設想，衛星通信的概念由此提出，開啟了人類對衛星通信長久的探索熱情。
1958年，美國通過發射探險者1号及分級軌道實驗衛星（SCORE）首次實作了真正意義上的衛星通信，但直到1960年代，伴随着人造衛星技術與數量的雙提升，衛星通信才開始逐漸進入實用階段。
中國衛星通信的重要節點發生在1972年，通過租用美方衛星地面站，中美間開通衛星通信，中國首次使用到了衛星通信功能。此後是中國長達數十年對衛星通信的研究與探索。1976年，中國建成了第一個全數字化綜合衛星通信地球站。1984年，中國第一顆靜止軌道實驗通信衛星“東方紅二号”發射成功，開啟了中國人用自己的通信衛星進行衛星通信的曆史。
20世紀80年代，國際商業衛星的發展進入了新的高潮，通過衛星進行電視信号轉播成為了主流趨勢。1986年，中國建成了第一張衛星公用傳輸網，結束了隻能租用國外通信衛星看電視、聽廣播的曆史。1988年，中國第一代實用通信衛星東方紅二号甲（中星1号）衛星發射成功，推動中國衛星通信和電視轉播跨入一個新階段，大大改變了邊遠地區收視難、通信難的狀況，在中國電視傳輸、衛星通信及對外廣播中發揮了巨大作用。
進入21世紀後，網際網路蓬勃發展，衛星通信的功能定位也發生了變化，不再僅僅服務于語音通話和電視信号轉播，而是面向一個更加龐大的市場——衛星網際網路。衛星通信行業企業也有了更理性的發展目标，将自己定位為地面通信系統的補充，專門為海上、偏遠地區等地方的使用者提供網絡服務。2007年，中國北鬥拿到進軍全球衛星導航系統俱樂部的“入場券”。2016年，中國自主研制建設的首顆高軌移動通信衛星“天通一号01星”發射成功，提供境内全天候、全天時、穩定可靠的移動通信服務，标志着中國進入到了衛星移動通信的“手機時代”，中國首批衛星電話也在2021年上市銷售。
從無到有，從弱到強，從中國第一顆人造地球衛星“東方紅一号”發射成功至首批衛星電話上市，中國衛星通信電話經曆了數十載春秋。
最近的十年間，人類進入到低軌寬帶衛星網際網路時代，因其軌道高度低使得傳輸延時短，路徑損耗小，低軌寬帶衛星成為目前人類最有前途的衛星移動通信系統。在商業領域，由于便于控制成本和快速試錯的特性，低軌小衛星也成為了航天領域的新興賽道。
據統計，2022年國内已經注冊的商業航天企業超400家，在火箭、衛星等領域湧現出大批商業航天公司，産生諸如快舟系列運載火箭、谷神星系列運載火箭、吉利未來出行星座、“吉林一号”遙感星座等多個商業航天産品。其中時空道宇與極氪共同推出衛星網際網路乘用車，實作車載衛星通信功能，提供雙向衛星消息與衛星通話服務，也為智能網聯和自動駕駛帶來更多想象空間。
車載衛星通信——雙向衛星消息示意圖
從小規模到大衆化，衛星通信還要走多久
從小規模到大衆化，衛星通信這條路還要走多久？要回答這個問題，需要從商業航天說起。
任何一項大衆化的應用産品和技術必然要具備大衆化、普遍化的設計研發。在這一層面上，商業航天與生俱來帶有特定優勢，能夠促進、鼓勵航天領域的競争創新，推進航天技術轉化應用、創造和培育航天新興市場，最終推動航天業的産業化發展。
簡而言之，商業航天的社會化、市場化、商業化屬性能為航天科技大衆化應用提供豐沃的“試驗田”，即普通大衆能在民間資本的參與下，擷取更多機會體驗航天科技帶來的新場景。
回到車載衛星通信應用，極氪001FR不是簡單地将當下手機衛星通信功能複刻到車身上。相較于手機，汽車載體更大，天線的性能也更優異，具備更強的通信能力及更流暢的使用者體驗。有着更高的功率和更長續航能力的汽車，收發衛星信号能力更強。更長的續航能力能讓車載衛星通信長時間保持線上狀态，衛星信号連接配接更穩定，不用擔心信号突然中斷的問題。更重要的是，長時間保持線上，能縮減使用者連接配接衛星的耗時，而緊急情況下1秒鐘的延時也可能導緻緻命傷害。
更大的天線尺寸也意味着擁有更廣的天線仰角範圍，可接收衛星信号的區域也就更大。在無人區及地面網絡被毀等環境下，汽車可以充當更為持久的信号接收器，不受車身角度的限制，無論行駛還是靜止狀态，在危急情況發生的那一刻，使用者可以第一時間與外界取得聯系，赢取寶貴時間。
為此，在車載衛星通信服務導入量産車型中，時空道宇克服了兩個重要的問題。首先是航天産品第一次進行車規級研發投産，從産品設計，軟硬體架構，元器件選型甚至多種環境的實用性，都要滿足車規級标準。為滿足車規級标準，時空道宇的車載衛星通信産品在二十多個省市完成了全部場景的測試。
其次汽車和手機的衛星通信功能實作路徑不同，車規領域和消費類電子領域的差異，決定了技術演進路線的差異。時空道宇從系統工程角度，正向定義衛星通信導航解決方案。除了目前的雙向衛星消息和衛星通話兩個功能，包括更前沿的衛星玻璃天線技術、高通量平闆天線提供的衛星上網功能等均已進入實測階段。
抓住衛星應用服務規模化落地的先發優勢，時空道宇完成了衛星通信從手機走向車端的進化。衛星通信功能在車端的使用，凸顯了航天領域成果和技術突破，另一方面也讓更多普通消費者可以更簡單便捷地使用衛星通信功能，為生活增加一層安全保障。從小規模到大衆化，衛星通信這條路還要走多久，現在還不能定論，但可以肯定的是，人們離衛星通信新時代已經越來越近。
車載衛星通信——衛星通話示意圖
（專題）