乘國內飛機也能上網刷朋友圈、查收E-mail，將不再是遙遠的夢想。

4月12日，隨著中國首顆高通量通信衛星實踐十三號（中星十六號）發射成功，我國開啟衛星“寬帶中國”的新時代。待衛星業務開通后，除飛機之外，用戶在輪船、高鐵及沙漠、山林等地面基站信號覆蓋不到的偏遠地區，也能享受到寬帶多媒體互聯網服務。

衛星要實現上網功能，必須依靠具備相應功能的有效載荷系統。中國航天科技集團公司五院西安分院作為國內最具實力的衛星有效載荷研制單位，為實踐十三號衛星提供的天線分系統和轉發器分系統使衛星的互聯網應用變為現實。

通信總容量超20Gbps 幾千飛機可同時上網

由于飛機在快速移動過程中所處的空間特點，地面互聯網中轉站要么無法架設，要么無法足量建設，乘客通過地面方式上網并不可行。

據西安分院負責實踐十三號衛星有效載荷研制的衛星副總設計師周穎介紹，為了破解這一難題，實踐十三號衛星由空間段（衛星）、地面段（關口站）和用戶段（終端）構成。

“高通量通信衛星可以作為一個信號中轉站，通過無線電信號轉發使飛機上乘客的手機、電腦等與地面關口站連接。而關口站通過光纜與互聯網相連，可以向用戶發送上網信號。”周穎解釋道。

作為我國首顆高通量通信衛星，實踐十三號的通信總容量達20Gbps，超過中國此前研制的通信衛星容量總和。通信容量的擴充意味著傳輸能力更強。一般而言，一架飛機所需的最大通信容量只有20Mbps，在全部飛機通信容量滿負荷的情況下，實踐十三號能滿足一千架左右的飛機同時上網。

“通常情況下，所有飛機通信容量同時滿負荷占用的情況極為少見，因此實踐十三號實際上可使幾千架飛機同時上網。”西安分院副院長馬伊民說。

多波束天線蜂窩式覆蓋 衛星應用功能自定義

實踐十三號衛星的成功發射，帶動了我國通信衛星的技術變革，拉開了我國高通量衛星發展的大幕。

傳統的廣播電視通信衛星的工作頻段低、帶寬窄，屬于廣域覆蓋。為了大幅提高衛星性能，滿足寬帶互聯網所需要的“高能量”集中傳輸，實踐十三號衛星裝載了我國首副Ka頻段多波束天線，工作頻段提高、帶寬加大，對地面進行小范圍覆蓋。通過多波束及頻率復用，實踐十三號衛星能得到同等軌道頻譜的常規衛星數倍或數十倍的可用頻率資源，極大降低了寬帶成本。

“我們將傳統的廣播電視衛星廣域波束天線分解為26個波束，形成蜂窩式覆蓋，技術的復雜度和難度急劇提升。每一個波束都需要精確指向，星上的‘毫厘之差’都會導致地面的‘謬之千里’。”周穎說。

高通量通信衛星不僅可以滿足用戶的個性化上網需求，同時還能實現功能自定義，融合打電話、廣播電視節目轉播及上網功能于一體，大大提高了衛星的利用率和靈活性。

構建空天地一體化設計 通信總容量將至1Tbps

2013年，西安分院承擔研制的我國首顆高通量衛星實踐十三號項目正式立項。攻關團隊瞄準用戶需求和高通量衛星的工作特點，著手進行設計開發。

在有效載荷系統設計方案制定之前，考慮到衛星覆蓋區域內的用戶互聯網通信需求、用戶終端的類型、地面關口站的選址及信號在雨雪環境中的衰減情況，西安分院與衛星運營商中國衛通公司用半年時間完成了空天地一體化系統設計，全面掌握了終極用戶（個人用戶及企業用戶）人口數量、密度及潛在需求。

可以想象，未來不論是身在萬米高空的飛機還是茫茫大海的船舶上，或是乘著列車的漫漫旅途中，只要有“無限WIFI”實踐十三號的陪伴，用戶就可以隨時隨地接收衛星通信信號，方便便捷地進行網上沖浪。

此外，實踐十三號衛星還將應用于旅游、遠程醫療、教育、科學考察、災害應對指揮、應急通信等，進一步拓展我國衛星技術新的應用領域，對我國未來經濟社會發展和增加民眾福祉產生深遠影響。

“十三五”期間，我國研制的多顆基于高通量載荷與常規通信載荷混搭的通信衛星將陸續發射。西安分院作為我國通信衛星有效載荷研制的主力軍，正結合國家天地一體化信息網絡工程、“一帶一路”空間信息走廊工程等，研發出Q/V通信、激光通信、柔性轉發等技術，不斷提高有效載荷的成熟度。

“這次實踐十三號衛星采用的是東三B平臺，20Gbps的通信總容量實現了‘質’的突破。未來，高通量衛星搭配東四、東五平臺，單星容量可達150Gbps-1Tbps，更將逐漸實現‘量’的變化。”西安分院院長李軍說。