2025年1月1日，我國成功應(yīng)用“千帆星座”的低軌衛(wèi)星進(jìn)行寬帶接入；3月12日，我國以長征八號遙六運(yùn)載火箭以“一箭十八星”方式將“千帆星座”第五批組網(wǎng)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道；目前，“千帆星座”已全面進(jìn)入常態(tài)化發(fā)射組網(wǎng)狀態(tài)。“千帆星座”是中國首個(gè)正式組網(wǎng)的低軌巨型星座系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了中國商業(yè)航天從“單星定制”向“批量化星座生產(chǎn)”的歷史性跨越，更標(biāo)志著中國低軌巨型星座快速建設(shè)時(shí)代的到來。
近年來，隨著太空擁堵、高軌維持難度增加等問題出現(xiàn)，美國、歐洲、俄羅斯等國家和地區(qū)紛紛布局建設(shè)低軌衛(wèi)星星座。低軌航天器具備發(fā)射成本低、星座系統(tǒng)覆蓋范圍廣、低時(shí)延等優(yōu)勢，近地軌道作為低軌飛行器的有效載體，也越來越受到各航天大國的重視。那么，近地軌道空間資源為何如此寶貴？
——距離地面更近，縮減發(fā)射成本。
近地軌道具有距離地面更近的先天優(yōu)勢，僅需要小推力火箭就能滿足發(fā)射要求，將衛(wèi)星送入軌道，這將大幅縮減發(fā)射成本。同時(shí)，相對于地球靜止軌道，地面站與衛(wèi)星之間的距離大幅縮短，大幅縮小了時(shí)間延遲；在覆蓋范圍上，完善的低軌星座可以實(shí)現(xiàn)全球無死角覆蓋，將不受地形限制，有效覆蓋海洋、極地、沙漠等地面網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)。
此外，近地軌道的優(yōu)質(zhì)軌位資源有限，僅能容納6~8萬顆衛(wèi)星。根據(jù)國際電信聯(lián)盟規(guī)定，地球低軌道資源的獲取遵循“先登先占、先占永得”的原則。因此，美國SpaceX、英國OneWeb等公司競相申請大規(guī)模低軌星座，試圖通過快速占軌方式，保持長期壟斷優(yōu)勢。
——為深空探索提供跳板，助力驗(yàn)證深空技術(shù)。
作為空間站、載人飛船、在軌服務(wù)平臺等的駐留地域，近地軌道是深空探測任務(wù)的中轉(zhuǎn)調(diào)試區(qū)，將助力驗(yàn)證深空技術(shù)。超低軌衛(wèi)星以其便利的試驗(yàn)條件，有助于率先進(jìn)行電推進(jìn)試驗(yàn)、高精度姿控等前沿技術(shù)驗(yàn)證，服務(wù)于更深層次的深空任務(wù)。
以解決飛行器高速運(yùn)動(dòng)帶來的通信問題為例。低軌衛(wèi)星接近地球，繞行速度快，其高速移動(dòng)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，對地面接收設(shè)備提出更高要求。這個(gè)問題既是現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，也是研發(fā)低軌衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)的突破口。同樣，這對深空探測任務(wù)中，需要在天地、天天接力通信方面的技術(shù)研究也具有借鑒意義。
——廣泛應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測、緊急救援、智能交通、智慧城市建設(shè)等領(lǐng)域。
傳統(tǒng)高軌衛(wèi)星數(shù)量少，一旦受損將對通信服務(wù)造成重大影響，此外，傳統(tǒng)高軌衛(wèi)星地面通信基站管理維護(hù)復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障難以及時(shí)修復(fù)。相比之下，低軌衛(wèi)星數(shù)量多、分布廣，可以互為備份、及時(shí)調(diào)整遞補(bǔ)，利用這一優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)布局，實(shí)現(xiàn)覆蓋全球、實(shí)時(shí)通信的目標(biāo)，能夠增強(qiáng)抗毀彈性，可廣泛應(yīng)用于航天、航海、地面通信領(lǐng)域。
低軌軌道資源因通信質(zhì)量、導(dǎo)航精度等方面的優(yōu)勢成為航天競爭新賽道，不過想要在這一賽道中取得優(yōu)異成績，仍然要攻克許多關(guān)鍵技術(shù)。例如，在低軌衛(wèi)星的管理和維護(hù)方面，眾多的衛(wèi)星數(shù)量為精確跟蹤和管理其位置和高度提出了新要求。一旦衛(wèi)星接近地球表面，如果不能及時(shí)矯正和規(guī)范其軌道，可能導(dǎo)致衛(wèi)星無法正常工作。此外，還需要充分考慮空間碎片對衛(wèi)星影響，及時(shí)規(guī)避近地軌道空間碎片。這都對精確操控衛(wèi)星、精準(zhǔn)判斷軌道環(huán)境變化，提出了新挑戰(zhàn)。（徐鵬 孫書鵬）
