灵巧通信试验卫星在轨运行示意图。（清华大学—信威通信空天信息网络技术联合研究中心供图）
沙漠海洋全面覆盖 服务全球移动互联
“灵巧”将开启中国“铱星”时代(热点解读)
本报记者赵永新 赵婀娜
26日，清华大学与信威集团联合宣布：我国首颗低轨移动通信卫星——灵巧通信试验卫星（以下简称“灵巧”）已完成全部在轨测试试验，工程任务取得圆满成功。
业内人士称，这颗“民营”卫星的试验成功，不仅标志着我国低轨移动通信卫星技术取得重要突破、为建设星座通信系统迈出关键一步，也开创了民营企业与高校协同创新、参与航天通信事业的新模式。
面向国家战略需求，民企与高校共同试水航天通信
据介绍，灵巧通信试验卫星重约130公斤、在高度约为800公里的太阳同步轨道上运行。
据悉，地面移动通信系统只适于在人口较为密集的区域使用，对于地球上大部分人烟稀少的地区则使用困难。为实现在地球上任何地方的即时通信，自上世纪90年代后期，美国先后发射了上百颗低轨移动通信卫星，组建了包括铱星、全球星在内的星座通信系统，并在商业和军事等领域广泛应用。
然而，由于没有自己的低轨道通信卫星，目前我国80%以上陆地面积、95%以上海洋面积的通信网络覆盖仍然面临难题，渔民出海、远洋航行、山区林区作业尚无廉价而有效的通信手段。因此，通过自主创新，建立自主可控、安全和可持续发展的星座通信系统，已成为我国迫在眉睫的战略需求。同时，星座通信系统需要有数十颗卫星联合“作战”，才能实现通信的全覆盖。因此，建立星座通信系统不仅投资巨大，而且技术难度大、风险性高。
面对巨大的国家需求和诸多现实困难，2010年10月，清华大学和信威集团联合成立了“清华大学—信威通信空天信息网络技术联合研究中心”（以下简称“联合中心”），启动了“灵巧”研制工程。该工程以开展通信小卫星创新设计和低轨移动通信创新技术试验为主要任务，实现星载智能天线、星上处理与交换、天地一体化组网、小卫星一体化集成设计等多项创新技术，为支撑发展星座通信系统打下基础。
主要指标优于在轨的国际同类卫星
“这颗试验卫星的研制难度极大。”据“灵巧”工程任务负责人、联合中心主任陆建华介绍，通信小卫星一体化设计面临复杂的电磁干扰、能源、结构、控制等一系列难题；智能天线技术应用于卫星在国内外尚无先例；从卫星发射任务确立到卫星出厂只有不到一年的时间，研制周期非常短。此外，从卫星设计、技术试验、生产制造等各个环节的技术及计划流程管理，都面临很多挑战。
为此，清华大学和信威集团组建了研发团队，开展技术攻关。历经4年，今年9月4日，“灵巧”在酒泉卫星发射中心成功搭载发射。之后，清华大学与信威通信联合团队又完成了灵巧通信试验卫星工程任务。
10月21日，由第三方权威部门组织的专家完成了对“灵巧”的测试和鉴定。
鉴定结果显示，“灵巧”的移动通信载荷可同时形成15个动态多波束，通信覆盖区直径约2400公里；实现了覆盖区内卫星手持终端语音业务、数据业务和移动互联网业务，主要指标优于国际上现有的低轨移动通信在轨卫星的最好水平。
据介绍，这次工程任务通过探索复杂机电磁环境下的通信小卫星设计方法、基于在轨大规模计算处理的空间智能通信方法、高集成度软硬件协同设计方法，有效提升了通信小卫星的应用能力和性价比。灵巧通信试验卫星大量采用工业级商用器件（占85.78%）和国产器件（75.95%），探索了自主可控的小卫星可持续发展之路。
2019年前后建成星座通信系统、为全球用户服务
“‘灵巧’工程不仅出了一大批‘硬’成果，也取得了宝贵的‘软’成果。”陆建华说，这个“软”成果，就是高校与民营企业合作、产学研协同创新驱动卫星通信发展的新模式。
据介绍，清华大学联合了多个相关院系，多学科交叉、与企业协同创新。该卫星、地面站及终端系统，将为清华大学相关学科的发展提供良好的教学科研平台，为空天信息交叉学科的可持续发展提供有力支撑。
同时，“‘灵巧’工程的成功实施，为民营企业参与航天事业发展探索了新的创新模式。”信威集团董事长王靖告诉记者，“这表明，在国家有关部门的大力支持下，中国的民营企业完全有能力在包括空天信息技术在内的航天事业中做出自己的贡献。”
据透露，清华大学和信威集团力争在三年左右完成“一箭四星”的发射任务，在2019年发射多颗低轨移动通信卫星，初步建成我国自主可控、可持续发展的星座通信系统。届时，我国的星座通信系统将覆盖除南北极之外的全球各个角落，全世界消费者将能享受到不受地点和时间限制、质优价廉的全球通信和移动互联网服务。
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