讓智能手機打衛(wèi)星電話 中國是怎樣做到的?
2008年汶川地震,通信系統(tǒng)被摧毀,當時許多人無法用手機聯(lián)系外界,之后我國便開始建設(shè)天通衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。
2016年8月6日,天通一號衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功,2020年和2021年又發(fā)射了第二顆和第三顆衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星協(xié)同運行,飛行于距離地面36000公里的地球同步軌道,覆蓋亞太、中東等地區(qū)。
2023年,華為發(fā)布第一款支持衛(wèi)星通話的智能手機Mate 60,它可以直接連接天通衛(wèi)星,隨后小米、榮耀、OPPO紛紛跟進。產(chǎn)業(yè)人士預(yù)計,華為已經(jīng)售出近千萬臺衛(wèi)星智能手機,用戶量遠超SpaceX Starlink,后者只有200多萬客戶。
即使是在沒有移動信號覆蓋的地區(qū),用戶也可以通過衛(wèi)星打電話,每月只需要支付10元費用。如果遇到地震,通信中斷,擁有衛(wèi)星智能手機的用戶可以正常撥打電話。
中國空間技術(shù)研究院科學家崔萬照2月份刊文稱:“手機直接連接衛(wèi)星成為新趨勢,衛(wèi)星通信將會逐步向大眾普及?!?
以前人們普遍認為,地面上海量用戶通過遙遠的衛(wèi)星處理信息是不太可能的。為了連接到少量手機,衛(wèi)星需要發(fā)送極為強烈的信號。如果連接大量手機,將會有很多不同強度的信號同時涌入衛(wèi)星傳輸天線,信號會彼此干擾,生成新的信號。隨機出現(xiàn)的信號會降低衛(wèi)星通話質(zhì)量,進而導致整個系統(tǒng)崩潰。
自1970年代以來,美國、歐洲及其它國際組織也曾部署商用通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),但幾乎全都失敗。為什么失???主要是因為無源互調(diào)干擾問題難以解決。當兩個或多個無線信號在非線性設(shè)備(如天線、連接器、饋線等)上同時存在,它們可能會產(chǎn)生非線性互調(diào)產(chǎn)物,這些互調(diào)產(chǎn)物就是無源互調(diào)。無源互調(diào)干擾成了衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的一大障礙。
無源互調(diào)干擾問題也受到了國際航天產(chǎn)業(yè)的關(guān)注,天通項目組織大量通信精英,集中力量解決此問題。衛(wèi)星中有不同金屬制造的組件,它們緊密接觸,這是造成無源互調(diào)干擾的主要原因??茖W家關(guān)注接觸面的微觀物理機制,比如量子隧穿與熱輻射,尋找新的解決辦法。最終中國科學家開發(fā)一套物理模型,它可以精準預(yù)測無源互調(diào)干擾的出現(xiàn)。
科技家開發(fā)出全球首款通用無源互調(diào)干擾模擬軟件,它可以分析、評估微波組件受外部干擾時無源互調(diào)干擾出現(xiàn)的可能性,比如電流、熱、壓力等外部因素。崔萬照團隊還開發(fā)出世界上最敏感的無源互調(diào)干擾偵測技術(shù),它可以在最極端的環(huán)境下定位無源互調(diào)干擾出現(xiàn)的地方。
有了新技術(shù)的支持,衛(wèi)星接收靈敏度大幅提升,即使沒有外部天線,智能手機發(fā)出的信號也能被相隔幾千公里的衛(wèi)星捕捉。
每顆天通衛(wèi)星的設(shè)計壽命約為12年,衛(wèi)星天線每天都會在160攝氏度高溫環(huán)境中運行,需要同時傳輸、接收約800個不同頻段的電磁信號。崔萬照團隊在報告中指出:“天通一號系統(tǒng)的發(fā)展離不開多項關(guān)鍵技術(shù)的突破?!?
SpaceX已經(jīng)發(fā)射可以連接智能手機的衛(wèi)星,預(yù)計明年將提供商用服務(wù)。SpaceX衛(wèi)星有些不同,它們運行于低軌道,不需要太大的天線,小天線可以減少無源互調(diào)干擾。有利就有弊,由于軌道低,如果想擴大覆蓋范圍,SpaceX必須發(fā)射大量衛(wèi)星。SpaceX雖然已經(jīng)發(fā)射約5000多顆衛(wèi)星,但這些衛(wèi)星基本無法提供衛(wèi)星通話服務(wù),最近才發(fā)射支持手機通話的衛(wèi)星。
在衛(wèi)星通信技術(shù)方面華為沒有停下腳步,最新發(fā)布的Pura 70系列手機搭載了雙星衛(wèi)星通信,支持天通衛(wèi)星通信及北斗衛(wèi)星消息。北斗衛(wèi)星消息功能也做了升級,支持發(fā)送衛(wèi)星圖片消息,更支持衛(wèi)星消息自由編輯,生成軌跡地圖等,為戶外場景帶來更實用的功能支持。(小刀)