2020 年 7 月 14 日，我国通信能力最强的低轨宽带通信卫星——银河航天首发星在四川省绵阳市北川羌族自治县桃龙藏族乡，成功实现了国内首次低轨宽带通信卫星的山区实地应用测试。
通俗地来说，卫星互联网可以理解为，依托卫星星座把基站搬上太空再将电波撒向全球，从而覆盖天地各个角落。
本次测试，银河航天首发星依托成都信关站，利用自主研制的卫星终端将在北川县桃龙藏族乡用户接入到互联网，该地距离成都信关站约 200 公里。测试信号的顺利联通有效验证了低轨宽带通信卫星在数百公里范围的广域通信服务能力。
测试地点在桃龙藏族乡九成村海拔 1100—3200 米左右的半山上，此次在该地联网成功，验证了卫星互联网在上述应用场景中的有效性和优越性。| 图为山区实地应用测试现场
卫星互联网能够突破地表地貌限制，在地面基站难以覆盖的沙漠、海洋、森林、山区以及偏远地区快捷、便利、低成本地构建宽带网络，从而有效弥补信息时代的数字鸿沟，让孩子可以随时随地上网课，助推精准扶贫。
另外，北川县地处龙门山地震断裂带中北段，地震、山洪泥石流等地质灾害频发，对于 2008 年 5 月 12 日那场地震，当地乡亲们至今心有余悸。地震发生后，交通中断，桃龙乡里的电力和对外通信网络更是一度中断，给救灾工作带来巨大挑战。
卫星互联网不受到地面环境影响，在地面通信基础设施被破坏时，将为灾区提供快速及时的应急网络接入服务，保障人民群众生命安全。| 当地小朋友来围观技术人员讨论技术
一、什么是 “低轨宽带通信卫星”？
通俗地来说，卫星互联网可以理解为，依托卫星星座把基站搬上太空再将电波撒向全球，从而覆盖天地各个角落。可能有人会提出疑问，卫星通信又不是什么新技术，如果真的好用，为什么一直没有在老百姓当中普及起来？| 银河航天首发星在轨模拟图
这就要从卫星通信的原理说起。
卫星互联网是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个终端之间的通信。按照卫星轨道高度的不同，通信卫星可以分为低轨通信卫星、中轨通信卫星和高轨地球同步通信卫星，它们分布在离地球高度不同的太空中。
此前，人们提供服务的更多是高轨地球同步通信卫星，这些地球静止轨道卫星部署在地球赤道上空约 3.6 万千米处的轨道上，但是由于离地球距离太远，制造发射成本相对较高，信号传输延时高，通信费用也较高，这些因素都不利于大规模应用。
科技的进步正在改变全球无线通信的面貌和发展前景。近年来，以高频段、多波束和频率复用为技术特征的高通量卫星技术日渐成熟，该技术将卫星通信速率提升了十倍以上，服务成本大幅下降，传统卫星通信领域已经发生了重大变革。其中，以低轨宽带通信卫星（轨道高度为 200~2000 千米）为代表的卫星互联网，因为具有全覆盖、带宽大、时延小、成本低等优势，更是逐步兴起，成为解决全球网络覆盖的新方案。
卫星通信覆盖范围广、部署快，不受地面环境影响，在全球未联网地区具有不可取代性，卫星互联网的建设将承担连接另外 30 亿人的重任。未来，不仅偏远山区孩子上网难的问题或将得到彻底解决，在飞机、高铁、游轮上顺畅地观看视频直播也将成为现实。
二、跨界人才结构夯实创新基础
一家初创公司要从零开始做中国首颗通信能力达 16Gbps 的低轨宽带通信卫星，看起来是 “天方夜谭” 。不过，银河航天创始人、 CEO 徐鸣信心十足。| 银河航天创始人、 CEO 徐鸣
因为，不同于任何一家传统航天企业，在银河航天队伍中同时存在着互联网人与航天人，这种跨界人才结构是创新的关键。
在过去两年时间里，来自传统航天领域的人才完全换了一种全新工作方式，开始尝试互联网式的 “小步快跑”“快速迭代”；对于此前从事互联网科技的人才来说，这相当于进入一个新领域，将晦涩难懂的航天科技转化为 “简易输出”，赋予其新的活力。让不同人才从不同角度看待同样的问题，这是银河航天成功创新的内在基因。
徐鸣表示，互联网 “小步快跑”“快速迭代” 的工作模式，让银河航天在首发星研制过程中开展了大量低成本尝试，如模块化设计、定制化接口芯片、工业化生产加工等，大大降低了研发成本，缩短了研制周期。
作为创业公司，银河航天从创立之初就通过创新努力寻求突破的机会。尤其是当前，Ku/Ka 频段资源已趋于饱和，随着频率协调难度日益加大，国际商业通信卫星正逐步向更高频段发展。在这方面，银河航天敢为人先，在首发星中使用技术难度很高的 Q/V/Ka 等频段。由于没有可借鉴的技术与经验，这无疑是一场充满挑战的征程。
Q/V/Ka 等频段作为毫米波频段中最适合开展卫星通信业务的频段，拥有更宽的带宽。
“如果把利用毫米波传输的信息理解为路上的车流，那么利用 Q/V/Ka 等频段的带宽意味着车更快、路更宽，车流量更大，这同时意味着我们需要更高超的筑路技术。” 徐鸣说，要想让路上跑更多车，修建高架桥，让桥上、桥下同时通车是一个不错的解决方案。因此，为实现通信速率目标，银河航天也修建了 “高架桥”，即采用频段双极化技术实现通信速率翻倍。
此外，为提高系统灵活性，银河首发星还在用户发射段采用多端口放大器（MPA）技术，可以实现多个波束间容量的动态分配。这也是我国首个宽带 Ka 频段 MPA 在轨应用，并且所有元器件均实现了国产化。| 图为银河航天首发星
三、宽带卫星通信需求亟需满足
如今，一个属于商业航天的时代正在悄然到来。
目前，全球仍有约 80% 的区域（包括海洋和偏远、欠发达地区等）近 50% 的人口无法上网。一方面，这些地区往往基础设施薄弱，大规模建设地面网络系统投入巨大，投入产出比严重失衡，卫星通信将为这些区域和人口的网络覆盖提供一种低成本解决方案；另一方面，海域、空域与地面网络连接的难度很大，天基互联网是已知的唯一解决方案。
一个很有代表性的数据是，截至 2018 年底，我国有近 4000 架民航客机，不过由于我国机载通信业务仍处于起步阶段，其中约 90% 无法实现后舱网络覆盖。
巨大的互联网鸿沟对宽带卫星通信提出了更高要求。有预测显示，中国 5G 产业规模将于 2025 年超过 3 万亿元，2030 年将超过 6 万亿元，预计可带动 10 万亿元规模的相关产业收入。这意味着，未来 5G 卫星将作为一种有效解决方案，与地面 5G 网络形成互补，打造天地融合的 5G 网络。
值得注意的是，由于卫星通信服务区域广，且不受地球表面地理环境影响，以低轨宽带卫星星座为代表的卫星互联网不仅将成为 5G 乃至 6G 时代实现全球卫星通信网络覆盖的重要解决方案，还有望成为航天、通信、互联网产业融合发展的重要趋势和战略制高点，为国家及地方经济发展提供新动能。
专家表示，随着卫星通信技术的发展，近年来各国纷纷将卫星互联网建设提升为国家战略，并吸引了一批航天及互联网巨头涌入。以美国为例，SpaceX 、亚马逊等公司纷纷布局。 SpaceX 率先布局巨型星座，并已成功发射 597 颗卫星，标志着美国在该领域进入实质性建设阶段。在当前的国际环境下，卫星互联网建设必须提速。| 图为银河航天首发星发射现场
四、商业航天迎来巨大产业机遇
如今，银河航天的创新步伐正在不断加快。
“中国的航天创业公司其实都很弱小。” 徐鸣说，只有突破硬核科技，在技术上做到 “靠谱”，才能解决阻碍公司发展的根本性问题。 “正因为此，我们在疫情期间依旧坚持研发，在很多关键技术上取得了进展。”
徐鸣表示，下一步公司将通过载荷数字化，将摩尔定律引入通信卫星领域，实现创新加速，提升 “星上算力”，全面加快卫星技术迭代，并通过通信卫星系统应用层面创新，尽快推动卫星网络与地面 5G 网络 “无缝融合” 。
徐鸣认为，随着我国科技水平整体进步和政策、市场逐步开放，很多领域均出现了巨大的商业机会。 “从某种程度上来说，航天可能是未来大规模工业体系的代表。”
“这是一个属于商业航天的时代。在市场方面，中国航天工业产值高达 3000 亿元；在制造方面，中国拥有全球领先的制造能力。以卫星生产为例，未来在卫星批量生产中，中国高素质的技术工人以及全球领先的制造能力将显现出明显优势。” 徐鸣说。
此外，中国航天产业链快速发展也为商业航天提供了有力支撑。徐鸣表示，“未来银河航天将与国内相关企业共同探索低成本卫星部组件设计及量产新模式，推动整个生态链逐步完善。”
“卫星互联网被纳入 ‘新基建’ 无疑将进一步加速整个产业链上下游的发展，对于助力 5G 网络建设、培育数字太空经济具有重要意义。民营商业航天企业要发挥自身优势，助力我国卫星互联网建设。
可以预见的是，随着我国航天产业政策进一步开放，商业航天有望迎来新一轮加速发展。” 徐鸣说。
