图5 OneWeb卫星在轨飞行构想图

3、高通量通信卫星的发展

高通量通信卫星使用相同频带资源可实现数据吞吐量是传统通信卫星数倍甚至数十倍，通信容量可达数百Gbps甚至Tbps量级。高通量卫星能大幅降低每比特成本，可以经济、便利地实现各种新应用，已成为卫星通信行业真正改变游戏规则的技术，预计到2020年高通量卫星的容量将达到近5Tbps，随着宽带大容量通信星座的建成，届时通信容量将增加到40Tbps以上。

以Visat-3卫星和OneWeb星座为代表的通信卫星将引领了高通量卫星的发展趋势和技术水平，高通量通信卫星的发展将按照网络宽带化、覆盖全球化、传输高频化、载荷灵活化、应用移动化、运营多元化、天地一体化等方向发展。通过高通量卫星技术创新，驱动市场应用行业不断发展，个人上网、企业数据传输、基站回传、飞机通信、航海通信、军事通信等都对高通量卫星提出了重大需求，其应用场景越来越广泛。

针对高通量卫星的发展，需要进一步扩大系统通信容量，降低单位带宽成本，使高通量卫星具备与地面宽带通信水平相当的竞争力。通过规模化、标准化、市场化生产用户收发终端，充分降低高通量卫星通信系统的制造成本和信息获取成本。为了实现大容量数据传输，除Ka频段外，采用激光和Q/V等高频段通信技术满足需求。

在全球覆盖方面，鉴于海上无法大规模建设通信基站群和地面基站覆盖较小难以满足飞机等高速运动目标等问题，应该优先从满足航海和航空高通量通信的角度出发研制高通量卫星，而陆地范围的高通量通信则可以交给地面通信系统，各展所长实现天地融合，构建全球高通量信号无缝连接。

高通量天地一体化通信系统的建设，应以政府指导为牵引，企业建设为主体、市场需求为导向的商业发展模式，开展多元化运营模式，通过卫星灵活载荷设计来满足市场需求变化或企业商业模式的变化，重点构建“一带一路”空间信息走廊重大工程，积极挖掘和培育具有高黏着度的高通量卫星通信应用新方向，通过多种应用综合发展高通量卫星。

4、卫星导航技术拓展应用

目前，全球导航卫星系统（GNSS）已具备全天候、近实时、高精度的特点，可持续发射L频段导航信号，广泛应用于定位、导航和授时(Positioning, Navigationand Timing，PNT)等领域。随着导航星座完成部署，需要进一步开展天基、地基和空基导航增强系统建设，通过增加卫星或地面参考站，向用户提供卫星钟差、卫星轨道参数、电离层改正参数和载荷状况，提高卫星导航系统的导航精度、可用性和完好性。

随着各导航卫星系统的逐渐完善，观测站的增加，其应用范畴将越来越广泛，例如通过GNSS进行表面反射信号遥感技术研究等。GNSS持续向地球播发无线电信号，其中部分信号会被地球表面反射。从粗糙表面反射回来的GNSS延迟信号可以提供直射和反射信号路径的不同信息。

这些信息包括反射信号的波形、幅值、相位和频率等的变化，极化特征的变化直接与反射面相关，结合接收机天线位置和介质信息，利用延迟测量观测和反射表面属性可以确定表面粗糙度和表面特性，即GNSS+R反射测量。GNSS+R作为当前GNSS和遥感领域的研究热点和交叉点，在海洋、陆地、水文、植被和冰雪等遥感应用方面取得显著进展。

此外，在Lemur-2星座卫星上安装的STRATOS GPS大气测量载荷也拓展了卫星导航技术的应用范畴。大气测量载荷采用GPS接收机来跟踪数颗位于地球中轨（MEO）的GPS导航卫星，测量它们的信号到达本星的时延信息，并测量信号传递路径在穿过地球大气时产生的路径弯曲角度，从而可以帮助人们了解大气内温度、压力和湿度等重要参数。

5、遥感卫星技术发展

回顾2017年及2018上半年，全球发射的遥感卫星数量已是当前卫星发展的主力军。根据地球观测领域“未来十年（2016-2025）战略规划”中确定的可持续发展、气候变化和防灾减灾等三大优先发展事项，未来将重点在生物多样性和生态系统管理、防灾减灾、能源和矿产资源管理、粮食安全、基础设施和交通系统管理、公共卫生监测、城镇可持续发展、水资源管理等领域等八个社会受益领域提供实时信息服务，为决策制定提供关键数据、信息及知识。

美国在地球遥感的科学目标主要是增进对全球变化的认识，预测地球系统的变迁，同时，积极推动谷歌等企业直接参与全球综合地球观测。

欧盟提出的哥白尼等计划，更加注重满足用户需求，保持欧洲地球观测技术的独立性和领先地位，通过地平线2020计划致力于推动欧洲与亚洲开展广泛的多边合作研究。

日本地球观测卫星发展计划已逐渐形成了具有其自身特点的地球观测系统战略规划和体系，例如积极发展“先进观测卫星”系列商业光学成像卫星，目标是建立长期的、覆盖全球的、时间序列一致的地球观测数据。

遥感卫星未来发展将瞄准由单星应用向综合应用发展，从局域观测向全球监测应用发展，在多领域综合应用中提高定量产品精度，坚持同类型卫星遥感数据的长期观测积累和对比应用，组建全球接收站网基础设施规模与能力，加强实地测量数据的验证，完善全球综合实验场、定标场、真实性检验场、模拟与仿真实验室等组成的实验验证体系，进一步提高关键星载设备、器件、数据处理分析系统与软件产品的质量等。

通过遥感卫星技术的持续进步，更好地服务于全球可持续发展，加快遥感卫星技术的产业化和商业化进程，建立长期连续、稳定自主、全球覆盖、时间序列一致、协调配套的卫星地球观测系统。

6、卫星软件定义技术发展

2017年5月，欧洲通信卫星公司（Eutelsat）宣布再订购至少两颗“量子”卫星（图6），由3颗卫星构成星座实现全球覆盖。“量子”卫星是首颗真正意义上的软件定义卫星，是软件无线电技术应用于通信卫星的典型代表，其可重构性特征能满足未来不断发展的通信需求。

卫星软件定义技术是新一代开放架构的卫星系统，支持用户需求可定义、有效载荷动态重组、应用软件动态重配、卫星功能动态重构，利用软件定义无线电（SDR）技术提升卫星有效载荷能力。随着通信、互联网、计算机、软件的技术的迅猛发展，软件定义正成为一种新的必然发展趋势，将其与卫星技术相结合，可有效提高卫星产品的软件密集度，逐步增强卫星功能和性能，通过通用产品的提前研制，可极大地缩短研发周期，降低研制成本。

卫星软件定义技术为发展智能卫星创造良好的前提条件，能实现卫星功能和性能的持续演进，可以加快新型科研成果在卫星工程中的应用转化速度。

软件定义卫星包括天基超算平台、星载操作环境、软件化有效载荷、应用软件等多个方面，涉及多个学科、多个专业。预计软件定义卫星未来将从以下5个方面取得进展：建立软件定义卫星的标准规范体系；研制适用于软件定义的关键有效载荷设备，包括专用ASIC、DSP和FPGA芯片技术，数/模和模/数转换器技术，超宽带接收机和功率放大器等设备；研制软件定义卫星技术在轨试验平台；持续研发和改进星载操作环境，实现硬件设备和软件程序的即插即用；建立健全应用软件库，拓展应用需求领域和技术支撑范围。

图6 欧洲量子卫星在轨飞行构想图

7、综合发展建议

我国航天产业应进一步完善航天产业宏观管理，在统筹规划和应用政策等方面加强引导，深度贯彻军民融合要求，实现航天产业天地一体化建设、制造与应用相结合发展；

努力扩大卫星应用产业规模，提升卫星应用水平，强化业务化服务能力，形成完整的航天应用产业链条；

深度推进和落实卫星数据资源分层级开放共享，建立卫星数据的公益性应用和商业性应用等分级共享模式，避免相近的卫星数据资源的重复建设以及国际卫星数据产品的重复购买，节约和优化国有资源和经费的使用；

对于元器件、设备设施的国产化，应加强对相关技术领域从经费、政策、考评等方面的支持，鼓励通过试验卫星在轨验证等方式进行科技创新，强化基础能力建设。

航天产业将以应用为中心，以政府为牵引，以市场为导向，以企业为主体，以创新为动力，天地统筹规划，加强基础能力建设，推进数据分级共享，协调军民融合发展，促进社会化多元投资运作，拓展航天产业链，提高应用规模，带动产业技术水平和科技实力扎实稳步提升，整体上实现航天产业由试验应用型向业务服务型的转变，显著提高卫星应用产业的规模和效益。

（本文来源：搜狐新闻）