商业航天+力量③丨银河航天：追上摩尔定律，卫星像计算机一样快速迭代

卫星在太空工作，对元器件稳定性要求极高——也就是所谓宇航级。但是，高稳定性的代价却是性能相对落后，星载计算机使用的芯片，往往比手机的芯片性能差几个数量级。

商业航天讲商业逻辑：追求高成功率外，更要考虑市场规律。在专注于卫星互联网领域的民营商业航天公司银河航天看来，随着技术的发展以及商业航天带来新的思路，卫星正在跨入新时代，开始同地面计算机一样，遵循摩尔定律快速升级。

银河航天综合电子高级硬件工程师张经龙告诉南方日报、南方+记者，银河航天采用了工业级芯片，能够使成本呈数量级下降，计算性能有大幅提高，可快速迭代。“银河航天首发星CPU主频为600MHz，02批卫星的CPU主频翻了一番以上，超过1.2GHz。”

商业航天的经济账

我国的民营商业航天事业，从2014年放开准入算起，至今不到10年。而就中国航天的主流而言，绝大多数属于国家任务，“重技术、保成功，成本次之”。

在银河航天解决方案总监杨波看来，商业航天是按市场规则配置技术、资金、人才等资源要素，以盈利为目的、独立的非政府航天活动。

银河航天批量研制的低轨宽带通信卫星与运载适配器对接后，整流罩合罩

2014年11月，国务院发布《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》，鼓励民营企业进入卫星领域。2015年《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》明确鼓励民营企业发展商业航天。2016年12月的《“十三五”国家信息化规划》中明确提及“通过移动蜂窝、光纤、低轨卫星等多种方式，完善边远地区及贫困地区的网络覆盖”。2020年4月20日，卫星互联网首次被明确列入“新基建”……

一系列政策，使得民营商业航天迎来了发展机遇。包括银河航天在内的一批民营商业航天企业应时而生。

银河航天的产品是低轨宽带通信卫星，这一领域的领先者是美国SpaceX公司，目前SpaceX已有超2500颗“星链”卫星在近地轨道运行。

银河航天批量研制的低轨宽带通信卫星太阳翼压紧状态

银河航天也采取类似的模式：通过敏捷开发、快速迭代模式，规模化研制低成本、高性能的低轨宽带通信卫星。

银河航天联合创始人、副总裁刘畅曾表示，银河航天的单颗卫星研制成本已降至千万量级，是传统同类产品的十分之一乃至几十分之一。

工业级器件降成本，“过冗余”保障可靠性

银河航天的一个提法是卫星“计算机化”，指卫星同地面计算机一样，享受摩尔定律的“红利”，迭代周期加快。

所谓摩尔定律，意指“集成电路上可容纳的晶体管数目每18个月增加一倍”。计算机性能不断提升，即是摩尔定律的反映。

张经龙介绍，过去卫星的迭代周期无比慢，为5年到10年一个周期。因为长期以来卫星是不计成本的科研产品，代表着国家的尖端科技实力，确保航天工程圆满成功，星载计算机的硬件只能选取专用的宇航级器件。

宇航级器件追求极致稳定性，但代价是计算性能发展非常缓慢。“星载计算机使用的芯片，要比手机的芯片性能差几个数量级。”张经龙说。

另一方面，宇航级器件的价格，也远超同性能产品。出于成本和性能多方面考量，银河航天选用工业级器件，得以跟上摩尔定律的发展。

2022年3月5日14时01分，我国在西昌卫星发射中心用长征二号丙运载火箭，成功将我国首次批量研制的六颗低轨宽带通信卫星——银河航天02批批产卫星送入预定轨道，任务获得圆满成功

张经龙举例说：“2020年发射的银河航天首发星CPU主频为600MHz，2022年发射的银河航天02批批产卫星，CPU主频翻了一番以上超过1.2GHz。”

工业级器件能否应对宇宙环境？对此，张经龙认为，商业化和工业化的计算芯片经过多年的发展，在计算能力、环境适应性、工艺和低成本化等方面都得到了长足的发展，在具备一定恶劣环境适应性的条件下性能大幅度提升。“此外我们通过前期验证，来保证芯片上天后的可靠性。”

张经龙提到，引入工业级器件，是低成本的必要探索，“不管是‘国家队’还是商业航天，大家都逐渐地往这个方向走。”

此外，同传统卫星一样，银河航天的星载计算机也通过备份来进一步提高冗余。其卫星携带有主份和备份星载计算机。张经龙告诉记者，截至目前，其发射的卫星中主份全部工作正常，尚未有启动备份的情况。

布局“泛在网络”，可达300兆宽带水平

2020年1月16日，银河航天首发星发射成功，它是我国首颗通信总容量达48Gbps的低轨宽带通信卫星，也是全球首颗Q/V ka频段低轨宽带通信卫星。在过去两年多时间里，该星在国际上第一次验证了低轨Q/V/Ka频段通信。

据了解，在卫星通信资源日趋饱和的当下，国际商业通信卫星正逐步向更高频段发展。

相对而言，银河航天使用的Q/V/Ka频段，频段更高、更“干净”。杨波介绍，这些频段非常适合开展未来低轨宽带卫星通信业务，并具备大带宽、大容量、定向性强、保密性高、信号传输稳定等优势。

银河航天批量研制的低轨宽带通信卫星

此外，银河航天还完成了低轨宽带通信卫星的山区、滨海地区、雪后湖边等场景的实地应用测试，完成了全球首次通过低轨卫星互联网链路完成运营商公网中5G基站的开通和测试。这些试验，有效验证了卫星互联网的广覆盖、高带宽、低时延、不受地域性影响等特点，可用在传统地面网络很难覆盖沙漠、海洋以及偏远山区等地区提供高速网络服务。

“全球有近40亿人口尚未实现互联网覆盖，传统地面网络很难覆盖沙漠、海洋以及偏远山区，这是巨大的市场需求。”杨波介绍，这种能够覆盖边远地区的网络，被称为“泛在网络”，意为无所不在的网络。

杨波介绍，在光纤和基站密集的中心城市，低轨卫星通信主要作为地面网络的补充，满足应用通信与网络备份的需求；但在边远地区，其能够摆脱对光纤布网的强依赖，通过天基实现网络覆盖，使得用户可以享受和城市中一样的宽带上网体验。

2022年3月5日14时01分，我国在西昌卫星发射中心用长征二号丙运载火箭，成功将我国首次批量研制的六颗低轨宽带通信卫星——银河航天02批批产卫星送入预定轨道，任务获得圆满成功

通过卫星联网，速度能够达到多少？杨波告诉记者，目前实测的最高的上下行速率是280兆左右，完全可以满足个人用户、小区宽带和工业领域的需求场景。

杨波认为，低轨卫星通信最大的潜力是在工业领域：“它能够和工业进行深入融合，为边远地区的工矿企业提供智慧化和信息化解决手段。特别是未来，经过低轨卫星互联网和5G的深入融合，我们在海上、在西部地区、在‘一带一路’地区一样可以享受和中心城市一样的5G对于产业的赋能效果。”

【记者】王诗堃 徐勉 贺达源 实习生 陈闫龙雨

【统筹】张志超 赵晓娜

【作者】 王诗堃；徐勉；贺达源；张志超；赵晓娜

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