我國的中星十六號/實踐十三號衛星是幹什麼的？看新聞報道里說將對大容量通信有很大的作用，是什麼意思？
中國衛通官網（我國首顆高通量通信衛星中星16號成功發射 衛星通信進入高速時代）的介紹寫著：中星16號主要為中國地區等區域用戶提供服務，可實現偏遠地區的移動通信基站接入及其他行業應用，應用於企業專網、遠程教育、醫療、互聯網接入、廣電新聞採集、機載船舶通信和應急通信等領域。
這裡想特別說一下為飛機輪船高鐵提供的上網服務。
還記得那些連動圖都不敢點開的日子嗎？那時候很多微信文章都喜歡這樣的提醒，「慎點，本文有視頻/X張圖，土豪請隨意」。
如果按這個標準衡量的話，我們用了不到兩年的時間，都已經成為土豪了。
但是，在地面正常環境下網上「衝浪」很嗨的人們，乘坐高鐵、船舶或飛機時，卻會感覺好似「被拍在了沙灘上」。
高鐵、船舶上信號不好是常見現象，而到了空中，直接啥信號都沒有。
這是為啥？
因為在地面上，我們有這些「人人喊打」的基站啊！
（等等，你說乘坐高鐵時也是在地面上？嗯，你說的沒錯。這個問題我們稍後回答……）
拜「基站輻射有害身體健康」這個著名的謠言所賜，世界各地大爺大媽們對基站一直抱有戰天戰地戰人生的鬥志。為了應對，各國都有讓人驚奇的基站偽裝技術：
它們藏在路標、「空調」、棕櫚樹、仙人掌、路燈甚至旗杆里……
而你也一定懂得，每當大爺大媽們成功發現它們之時，就是你手機丟失信號之時。
其實，飛機起飛前後是可以使用基站的，但因為飛機要與指揮台通信，電話可能干擾飛機信號，所以基站通信被禁用，手機都要關機；
然而到了飛機飛行的高度，大概是7000-12000米，顯然就沒有基站了。
這裡比雲層都高，運營商們紛紛表示「讓寶寶們上天」真得做不到啊。
北美有那種往天上「廣播」的基站可以服務於手機，可是這個網路需要大量地面基站的建設，且基本只能覆蓋國內部分的航線，飛出國境外也無能為力，總體性價比並不高。
而且即使是最新的移動通信技術，在鏈接超過150公里/小時的終端時就會不穩，對於運動速度動輒超過300公里/小時的高鐵而言，速度和質量更是無法保證，而飛機更是一個小時800公里都飛出去了，這讓我該咋連？
為了解決問題，科學家們拿著基站找到了航天工程師：要不，你們幫幫忙把它們送上天？
普通的基站顯然是不行的，這時就要靠通信衛星了，我們先講講它的發展歷史。
事實上，1957年人類發射的首顆衛星Sputnik 1就是一個單向通信衛星：它以固定工作頻率向地面發射無線電信號（我國首顆衛星東方紅一號也是同樣道理）。
但僅在一年後，美國就發射了擁有信號中繼功能的SCORE衛星，已然能實現信號中繼傳遞。
1960年，美國還發射了一個奇葩的氣球衛星Echo 1，轉發地面信號。它就像一個巨大的鏡子，用來反射信號。
直到今天，人類已經發射了2000多顆通信衛星，它們分布在由低到高的不同軌道上。其中的大部分衛星停留在距離赤道正上空35786千米的高空上，在這裡，衛星的運動周期恰好和地球自轉完全同步，相當於從地面看「靜止」在那裡，用來實現信號通訊再合適不過。
而由於站得高看得遠，基本上三顆隔120度分布的地球靜止通信衛星就可以實現全球通訊。
通信衛星已然發揮出了巨大作用，最典型的就是不受天氣、地理和信號基站限制的衛星電話，在人跡罕至的海洋、山區和極地地區有著不可替代的作用，在被災害破壞的地區也能快速恢復通訊鏈接。
因為從理論上講，在地球上任何一點，衛星電話都是可以直接使用的，而且可以跳過任何中間服務商（這也是為什麼在絕大部分國家衛星電話是必須有授權的，否則可能用來從事諜報活動，屬於違法行為）。
汶川地震後，由於通信基站破壞嚴重，我們失去了與震中地區的通訊聯繫。解放軍首批15名傘兵空降茂縣，在隨後的7天里，他們徒步了220公里。他們還用攜帶的衛星電話第一時間報告了災區的第一手信息，對救災起到了巨大作用。同樣的事情基本會出現在任何一個重大災難中，世界各地皆是如此。
但傳統的通信衛星受限於有效載荷重量、轉發器數量、電源供應、信號波段和頻率等，總信號容量有限。由於信號容量太小，打電話發電視信號還可以，但大規模傳遞信號（多用戶上網）則黔驢技窮；信號寶貴，價格極高，基本上衛星電話收費都要一分鐘10美元計，而一個衛星電話終端價格也要以萬計。
而且，這些衛星所能提供的網路很慢。
隨著科技進步，新一代高通量通信衛星（HTS，High Throughput Satellite）進入眼帘。按照定義，高通量的名字體現在它比起傳統通信衛星信號通量（1 Gbit/s級別）多2倍以上，但實際上這個倍數普遍超過20倍，目前世界最先進的ViaSat-1衛星已經達到了140 Gbit/s級別通量。
這種巨大的進步是因為這種衛星比起傳統通信衛星，有幾個重大改進：
1. 信號頻段更好
傳統通信衛星普遍使用4-8GHz的C波段，頻率較低且太過擁擠。而高通量通信衛星則廣泛使用更高頻率的Ku波段（12-18GHz）和Ka波段（27-40GHz），同樣的天線能發射的信號強度顯著提升，高頻信號受電離層影響較小，可用波段寬度也大大增加；這就好比把土路換成了高速公路。
2. 衛星平台提升
隨著硬體的進步，衛星的電力系統和導航制導與控制系統等能力大大提升，我國最新型的東方紅五號平台已經開始應用國際上最先進的離子電推進技術，使得平台能夠支持更多硬體持續更長時間工作；這就好比一輛桑塔納直接換成了大奔。
3. 轉發器數量提高
決定一個通信衛星容量的重量指標是轉發器數量，由於新型衛星平台的支持，信號轉發器的數量直線上升；這就好比一條單車道的路換成了N車道。
好了，我們可以想一下，是在一條單車道的土路上開桑塔納爽，還是在一條雙向N車道的高速公路上開賓士體驗好？
高通量通信衛星帶來的好處還有，體驗感（上網速度）大大提升，耗油量（上網費用）卻大大降低。
在這種前提下，不少航空公司已經推出了空中上網服務，在對客機進行改裝後，可以接收高通量通信衛星信號，在客艙內裝置一個路由器，就可以提供高至平流層的WiFi服務了。
但由於目前高通量通信衛星依然數量較少，所以上網費用很高，而且速度與地面依然沒法比。
「太貴用不起怎麼辦啊？」
「哥們兒，我給你個建議，去邀請中國製造入場啊！」
我國在2017年4月12日發射了中國首顆高通量通信衛星實踐十三號。它使用了Ka波段多波束寬頻通信系統，也搭載了先進的激光通信系統，還使用了電推進長期維持軌道。通信總容量達到20 Gbit/s，超過了中國以往所有通信衛星容量總和。
隨著幾個月的完美調試，目前實踐十三號已經進入使用狀態，並已經正式更名為中星十六號投入使用。預計它可以為中國的2000多架民航客機、3000多輛高速列車和數萬艘輪船，隨時隨地提供高速WiFi上網服務。中國製造的加入，預計也將打破國際壟斷，使國際上同類通信資費標準大大下降，造福越來越多用戶。
而我國首次採用最新的東方紅五號通信衛星平台、離子電推進、世界最大（重達驚人的7噸）的通信衛星實踐十八號，更是將通信總容量提升到了70 Gbit/s，甚至遠遠超過了實踐十三號/中星十六號。
遺憾的是，這顆衛星在今年七月的火箭發射中不幸被毀，但相信下一顆相同衛星、甚至更多新型衛星將會很快升空，到那時或許小夥伴們都可以在飛機、高鐵和船舶上愜意地上網娛樂了。
作者：太空精釀 @太空精釀
出品：科普中國
監製：中國科學院計算機網路信息中心
1、高通量通信衛星，總容量可達20Gbps，超過以往通信衛星有一個、兩個數量級的提升。
2、電推進，攜帶四台200毫米口徑的氙離子電推進發動機。
3、激光通信。
結束技術驗證任務後將編入中星通信衛星序列。
我國在通信衛星領域取得的突破固然值得慶賀，但也要清醒認識到就算是實踐13號星與國際先進水平仍有差距，去年由ULA發射的EchoStar19總容量可達220Gbps（重量可達恐怖的6.6噸），而且本來就是商用平台。但目前我國已經在研百G和上T帶寬的大通量通信衛星，所以落後是暫時的，按照我國工業科技的增速，我相信在不遠的將來，會超越這些國外的前輩！
又看到肥美，覺得新聞似乎有問題，新聞上說實踐十三是ka，ka本來不是太適合星地鏈路(星間鏈路倒是不錯)，畢竟這是個對傳輸路徑上水汽含量敏感的東西。或者就是它是個有嚴格使用限制的東西，需要在晴好，無雲進行星地鏈路傳輸。雖然有回聲19更高，我覺得這類東西，整整星機(衛星對飛機)畢竟飛機一般飛在雲上，還是有戲的。
高通量其實就是波束復用，我估算總帶寬不會超過達到20G，受地面下行關口站影響。
主要還是做實驗。
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