全球首次！6G要来了？

11月6日，全球首颗6G试验卫星“电子科技大学号”成功发射。

执行发射任务的是长征六号遥三运载火箭，这是一种小型液体运载火箭，使用的是液氧煤油燃料，还自带发射车，起飞质量100多吨。

长征六号遥三运载火箭的发射场地位于一个小山坡上修整的平台，与高大上的运载火箭发射工位有着非常大的区别，这是因为长征六号的定位是快速响应发射平台，发射准备时间只需要一周即可，走的是低成本、适应性强的路线，主要用于发射500公斤级的小卫星。

“电子科技大学号”6G试验卫星重量为70公斤，由电子科技大学、国星宇航等联合研制，搭载了太赫兹卫星通信载荷。

进入轨道后，该卫星将在空间环境中测试太赫兹通信，属全球首次。

6G网络的研发进度

很多人不明白的是5G还没有大规模应用，6G卫星就已经上天了，似乎也太快了吧。其实这颗卫星只是一个实验平台，测试6G网络使用的太赫兹通信技术，还没有进入商业化阶段。

从时间上看，虽然我们发射了在空间中使用的6G实验卫星，但进度并没有较大的优势，欧洲、美国、日本等国家很早就已开始研发6G网络所用的太赫兹通信技术。

太赫兹波在通信上有较大优势，图片来源：google

2006年，日本最早开发出太赫兹通信的样机，传输速度为10Gbit/s，后来德国也造出了12.5 Gbit/s的太赫兹通信系统，2014年，法国将传输速度提升到46 Gbit/s。

最近几年，日本和德国将太赫兹通信传输速度提升到100 Gbit/s，电子科技大学在2017年左右实现了120GHz原理验证系统12.5Gbit/s的无线数据传输，220GHz实验验证系统在室外200米距离上，实现了3.52Gbit/s传输速度。

从以上数据的简单对比可以看出，我们在6G网络的太赫兹通信方面能够追赶西方的步伐，一刻也不能松懈。

太赫兹通信目前的发展状况

空间环境中进行太赫兹通信测试，是“电子科技大学号”6G试验卫星的核心任务之一，太赫兹通信是6G网络的潜在关键技术之一。

太赫兹的频率为0.1THz~10THz的电磁波，对应的波长范围是0.03㎜~3㎜。这组数据可以看出太赫兹的波长与毫米波是重合的，介于微波与红外波长之间，说明太赫兹的分辨率较高，搜索能力比激光更好，且有较强的穿透能力。

太赫兹波的光子比X射线光子能量低得多，因此能够在进行透视成像时不破坏被检测物，这个属性让太赫兹波的应用范围一下子大了很多。比如能够用在对人体、其他生物体的透视检测上，也能用于对航天器结构材料进行探测上。

太赫兹波在通信上的优势在于其频谱非常宽，从0.1THz到10THz，能够满足100 Gbit/s至Tbit/s级的极高速通信需求，这对6G网络是非常重要的。根据6G网络的技术要求，其峰值速度要达到100 Gbit/s至1 T Gbit/s，与5G相比具有覆盖面更大、速度更快的特点，6G网络延迟要低于0.1ms，连接数密度能够达到每平方公里1000万连接，定位精度达到厘米级。从这些技术要求看，太赫兹波是目前最适合用于6G通信的载体。

但是太赫兹频段的射频芯片还处于研发中，2019年，日本NTT集团开发出了太赫兹射频芯片，实现了峰值100 Gbit/s的传输速度。但是太赫兹射频芯片仍然不太成熟，输出功率无法大范围覆盖，小型化程度不高，还达不到6G网络商业化的要求。

侧重星间通信

太赫兹波在地面上的开发遇到困难，但在地球轨道上却打开了另一番天地。高频太赫兹波在空气中存在信号衰减的问题，这意味着虽然日本、德国已经实现了100 Gbit/s的太赫兹传输速度，但距离比较近，还存在抗干扰的问题。但太赫兹波在真空环境中并不会受到大气衰减的影响，因此太赫兹射频芯片能够在空间通信中发挥作用。

这次“电子科技大学号”6G试验卫星所测试的太赫兹通信技术有可能侧重星间通信，比如卫星-卫星之间的链路、亚轨道航空器-卫星的链路等。尤其是亚轨道航空器-卫星链路，当航天器进入大气层时会形成等离子体鞘，将整个航天器包裹起来，传统的无线电通信根本无法穿透这层等离子体鞘，而太赫兹波的频率比等离子体鞘的频率更高，能够穿透等离子体鞘，这意味着我们能够与航天器保持通信。

如果这个技术被攻克，那么载人飞船返回地球时就不存在通信中断的问题。

要想全面掌握和利用太赫兹波，将其为空间通信所用，就需要制造出太赫兹调制器、射频芯片等器件，这又回到了老问题上：芯片的研发和制造。太赫兹射频芯片显然有着其他芯片的特点，比如高度集成、硅基工艺能力、氮化镓工艺等。

“电子科技大学号”6G试验卫星入轨仅仅是一个阶段实验的开始，并不意味着6G网络已经来临。但是这可谓是全球第一颗用于空间环境测试的太赫兹通信平台，不难推测我们将在空间6G通信方面将有所突破。

先将太赫兹通信用于星间链路通信、短距离空间通信，然后再建立覆盖近地轨道和亚轨道的立体分层太赫兹通信网络，最后延伸到地面，形成空地一体化6G网络通讯。那样的话，你在家里就能利用VR设备观看几千公里外的体育赛事。

当然这是6G网络的最终愿景之一，近期我们主要聚焦于利用太赫兹技术建立星间通信网、为载人航天器、高超音速飞行器（弹头）建立通信通道，这也算是一个军民两用的技术。

作者丨林文杰，工程师，川陀智库高级研究员