【工业】中共将部署卫星电话系统

我在前文《中共的东风31B弹道飞弹》中曾提到中共为了建立一个不受美国制约的全球导航系统，投资了大量的人力物力资源，开发了自主的北斗导航系统。其实中共原本愿意做为一个平等伙伴参与欧洲的Galileo计划，不料在2003年加入之后，欧洲太空总署（ESA，European Space Agency）拿了銭却对中共处处提防，不让他碰任何技术项目，以致在2006年中共退出Galileo，全力发展自己的北斗系统。结果在2011年就完成16颗卫星部署，开始对东亜地区服务，精度超过了第一代的GPS；而Galileo到今年八月才尝试发射头两颗工作（FOC，Full Operation Capability）卫星，居然还因为俄制的运载火箭出了毛病而没有进入正确轨道，其正式运作因此遥遥无期。

卫星定位导航系航有许许多多的军事用途，中共若是没有自己的系统，跟美国完全打不起来，这实在是他发展北斗的根本原因。也正因为军事上的考量，北斗具有GPS所没有的双向简讯功能，不过卫星简讯还是比不上卫星电话，而世界上现有的两个卫星电话系统（Iridium和Globalstar），都是美国的。美国军方是Iridium的最大顾客，占其收入的23%；而共军当然不能信任美国的卫星电话系统，必须自建。

Iridium的卫星，共66颗，另有6颗备用。分为6个绕极轨道，每条轨道有11颗卫星。轨道离地面780公里，属于低轨卫星（LEO，Low Earth Orbit）。原本计划为7个轨道，共77颗卫星，所以公司被命名为第77号元素Iridium；后来为节省开支，取消了一条轨道，结果仍然入不敷出。1998年十一月开始营运，1999年八月破產，不过在2011年用户总数终于超过了收支平衡所需的50万人。

2010年十月，清华大学和信威通信联合立项开始研制卫星电话系统，今年九月4日在酒泉卫星发射中心成功搭载发射第一颗实験卫星，在昨天（2014年十月26日）顺利通过全部测试。目前没有有关其卫星网的详细资料，不过我们知道飞行高度是800公里，略高于Iridium，因此其轨道速度与Iridium相似，约为每秒7.5公里，每颗卫星通信不到十分锺就必须换手给下一颗。由于微电子技术在过去20年的突飞猛进，这个新卫星全重130公斤，只有Iridium卫星（重689公斤）的1/5不到，其性能却更强。Iridium的通话品质甚差，经常断线（看过根据真人真事改编的电影《Lone Survivor》《孤独的生还者》的读者应该记得，那群美军SEAL海豹特戦部队就是因为Iridium断线才会在阿富汗被Taliban包围，来援的直升机也被撃落了），主要是为了省銭，卫星数目太少，每颗必须照顾大约4500公里直径的范围；清华-信威目前公布的计划是每颗卫星只须照顾2400公里直径的区域，如果这个指标没有变，那么其通话品质将远优于Iridium，不过卫星的数目与个别卫星的覆盖范围面积成反比，因此清华-信威系统将需要部署约232颗卫星。还好中共的一箭多星技术已经很成熟了，232颗130公斤重的小卫星，其总重还低于66颗689公斤重的Iridium，所以在经济层面上并非不可能。预计2017-2020年期间服役，其最大客户必然是共军。由于中共在工业產品上的成本优势，其民用的费率应该低于Iridium的每分锺1.25美元，因此我预期Iridium和GlobalStar在2020年左右都会面临经营危机，持有它们股票的读者要小心了。

另一个有趣的问题是清华-信威系统会使用什么様的轨道。Iridium的绕极轨道效率很低，卫星花了很多时间在南北极，而极地的用户很少。我昨晚想了想这个问题，觉得最佳方案应该是利用类似全球定位系统（GPS，Global Positioning System）的倾斜轨道，见下图。不过GPS卫星高度是20200公里，可以轻松覆盖整个半球，和电话卫星很不一様，所以不能完全依様划葫芦。尤其从图里可以看出GPS因为轨道倾斜角度是55°，所以卫星花很多时间在北纬55°和南纬55°一带，这对电话卫星来说是低效率的设计。我猜测最佳方案大概是并用两种不同倾斜角度（60°和20°？）的混合设计，不过这须要用电脑程式来做优化计算，还是等清华的团队去做吧。