理上網來｜山東：從“齊魯星座”到“天羅地網”

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何為“齊魯星座”

齊魯星座屬於低軌遙感星座，未來將由包括光學衛星、雷達衛星在內的多種衛星組成。各衛星之間采用激光通信鏈路進行連接，多顆衛星的遙感數據相互補充，直接在空間融合處理，從而向地面提供高精度的商用衛星數據，不受霧霾和雲層影響，預期分辨率可達0.5米，實現對地面車輛等物體的清晰分辨，未來可廣泛應用於城市管理、環境治理等重要領域。

為何要發展“星座計劃”？

因為未來網絡的發展趨勢，必然是萬物互聯的陸海空天一體化立體通信
。

過去的20年，地面通信網絡得到了快速發展，光纖寬帶網和移動寬帶網已經覆蓋了絕大多數場景及用戶。但海域、空域與地面網絡連接的問題，仍然沒有完全解決。

隨著航天技術飛速發展，以及衛星制造和發射成本的降低，以衛星作為中繼站的衛星互聯網
，可能有效解決陸海空天一體化通信問題，成為新型基礎設施的重要組成部分
。

衛星互聯網，是以衛星作為中繼站轉發信號的通信組網方式，可以實現對地面的“無縫隙”覆蓋，是解決地球“無互聯網地區”數字鴻溝的主要手段。

按照軌道高度，衛星可以分為低軌衛星、中軌衛星和高軌衛星三類。其中，低軌衛星傳輸延時小、發射成本低，非常適合衛星互聯網業務的發展。廣義的衛星互聯網，包括互聯網環境下用於通信、導航和遙感的各種衛星網絡；而狹義衛星互聯網，主要指用於通信功能的衛星星座，尤其是近年來興起的低軌高通量衛星星座。

談到衛星互聯網，很多人會想起上世紀90年代的銥星系統
。該項目旨在通過66顆衛星，實現任何人在任何地點、任何時間與任何人進行通信。銥星系統科技含量高，擁有廣闊的市場前景，但由於在商業模式上沒有很好定位自身與地面移動通信網絡的關系，以及仍存在一系列技術瑕疵，並倉促上馬，最終在與地面移動通信網絡的競爭中宣告失敗。

近年來，隨著通信和航天技術的發展，衛星互聯網熱潮再起，並逐漸步入寬帶互聯網時期。此時的衛星互聯網，與地面移動通信網絡融合得更加緊密，同時衛星工作的頻段更高，傳輸速率得到了很大提升，向著高通量衛星的方向發展，最具代表性的就是太空探索公司SpaceX的星鏈(Starlink)計劃
。星鏈計劃擬通過數萬顆衛星組成的“星鏈”網絡，為地球上的用戶提供寬帶互聯網服務，該系統截至目前已發射數百顆衛星。

根據全球互聯網統計數據顯示，2019年，世界互聯網滲透率為58.8%，仍有約31.8億人口沒有被互聯網普及；另外，超過80%的陸地及95%以上的海洋,包括5G在內的移動通信網絡仍無法覆蓋。

因此，在地面信息基礎設施受地理環境約束，而導致覆蓋盲區或投資收益比嚴重失衡的場合，衛星互聯網通信將實現無死角、低成本、超寬帶通信
，與地面移動通信網絡形成優勢互補格局，融合發展組成天羅地網。據預測，未來10年內，全球在軌衛星數量預計將擴大10倍，增量部分主要來自低軌通信衛星。

陸海空天一體化

目前，世界各國正在競相布局空天信息領域。如美國、俄羅斯、加拿大等，紛紛將衛星互聯網建設上升為國家戰略；OneWeb、O3b、SpaceX、Telesat等眾多國外企業，也紛紛提出了衛星互聯網計劃。最近幾年，世界衛星發射次數和數量急劇增加，商業航天發展提速。

一方面，這是萬物互聯的市場需求驅動；另一方面，則是強化空間資源話語權
的戰略選擇。

衛星在空中運行需要軌道資源
，通信則需要頻率資源
，因此衛星的軌道頻率資源屬於重要的戰略資源。根據國際電信聯盟對非規劃的衛星軌道頻率資源實行“先登先占”
的規則，先申報、先登記者有優先權，而且該權利受到國際公約、規則的約束和保護。因此，世界各國紛紛布局衛星互聯網，也是在對空天軌道頻率戰略資源進行爭奪
。

我國衛星應用產業從上世紀90年代開始，經過近30年的發展，已經初具規模。2014年11月，國務院發布《關於創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》，鼓勵民間資本參與商業航天；國務院《2016中國的航天》白皮書提出，鼓勵引導民間資本和社會力量有序參與航天科研生產、空間基礎設施建設等航天活動；2018年，科技部將“與5G/6G融合的衛星通信技術研究與原理驗證”課題，列入國家重點研發計劃“寬帶通信和新型網絡”重點專項中。

一系列政策的出台，推動我國從計劃航天時代進入商業航天時代
。

今年年初，國家發改委首次將“衛星互聯網”納入新基建，全國各地開始布局衛星互聯網產業鏈，已有鴻雁星座、行雲工程、虹雲工程、天象星座
等低軌通信衛星星座計劃發布。因此，2020年也被視為中國衛星互聯網發展的元年，衛星互聯網產業有望迎來重大發展機遇。

山東高度重視空天信息產業發展，在《數字山東發展規劃(2018-2022年)》中提出：加快工業互聯網、未來網絡、空間互聯網
等新型網絡設施建設，推動未來網絡與現有網絡兼容發展。但山東衛星產業相關工作，面臨全國產業布局和區域競爭壓力。

為破解這一難題，山東近年來積極爭取優質資源，不斷強化各環節優勢。其中，2019年8月，在中國(山東)自由貿易試驗區揭牌儀式上，中科院空天信息創新研究院與濟南市政府簽署《共建中國科學院空天信息創新研究院齊魯研究院合作協議》，在濟南新建引領空天信息科學發展的學術高地、科創中心和產業基地，填補山東空天信息產業領域空白；青島市上合示範區管委會也與吉利科技集團簽署了低軌衛星互聯網項目合作協議，雙方將在上合示範區布局建設衛星互聯網相關業態。

今年，山東產業技術研究院也提出實施齊魯星座計劃。齊魯星座屬於低軌遙感星座，遙感衛星在應對氣候變化、防震減災、環境保護等領域有重要作用，采用多顆衛星組網
後，更能夠顯著增強覆蓋面積，縮短重訪時間，提高空間分辨率和時間分辨率。

近年來，全球市場上低軌遙感星座的市場需求仍然很大，國內由小衛星組網的遙感星座也呈現井噴趨勢
，如高分一號、高景一號、吉林一號、陝西一號、海南一號、珠海一號、深圳一號、北京二號等。據統計，我國在2030年前規劃中的低軌遙感衛星數目將超過800顆。

齊魯星座是國內首次采用“天基互聯網+小衛星”模式
的創新遙感應用示範項目，觀測精度將達到國內民用最高分辨率，能夠提供全天候、全空時服務，能夠實現全球任意地點一個小時之內重訪，山東省全域兩小時之內覆蓋。據介紹，齊魯星座首期齊魯一號、齊魯四號兩顆遙感衛星，計劃今年10月份發射。

貼近需求搞建設，不盲目追求“高大上”

面向未來，山東應積極整合現有衛星產業基礎
，大力培育通信衛星、導航衛星、遙感衛星的產業應用，推進示範應用基地建設，重點拓展衛星互聯網終端研制和衛星應用服務領域，深度賦能數字山東建設。

以數字海洋
為例，利用高通量寬帶衛星，可以實現海洋浮標、海底傳感器等所觀測數據的實時傳輸；利用低軌遙感星座，可以對海洋進行實時、全天候的觀測
；利用導航衛星，可以為漁船、浮標等提供高效的定位和導航服務。

再以數字農業
為例，利用低軌遙感衛星星座，可以對全省農作物分布、農作物長勢以及產量預測進行分析；利用導航衛星，可以對農機裝備進行智能化改造，實現無人駕駛
等。

縱觀國內外，空天信息產業發展較快的地區，都有較強的科研力量、產業集群和完善的產業配套。山東也應加大力度引入高端創新團隊，尤其是空天信息領域科研實力雄厚的大院大所名校
，支持在山東建立研究院和分校，成為高科技人才培養與高層次科學研究平台，開展關鍵技術和系統集成研究。由創新鏈帶動產業鏈，孵化高新技術企業；產業鏈帶動人才鏈，聚集高端人才；人才鏈拉長產業鏈，形成良性循環。

應充分利用國家基礎設施，推動北鬥數據中心、高分數據中心等國家級衛星數據中心，在山東各地市設立分中心
。空天信息產業投資和維護費用較大，應根據實際需求盡可能利用好國家現有基礎設施，避免盲目投資搞同質化建設，或者脫離需求搞建設，導致繡花枕頭中看不中用。推動通信衛星、導航衛星、遙感衛星的集成創新應用，探索將各類衛星數據轉化為信息產品的模式，通過開放、共享和融合，提升數據治理水平，賦能數字山東建設。

推動5G、人工智能、雲計算、數據中心等新一代信息技術和空天信息技術的協同應用，打造新模式、新業態。新一代信息技術，在智慧城市、無人駕駛等領域有廣泛應用。而空天信息技術中的精准導航、授時、遙感和空天通信
，可以為上述場景提供更多想象空間。同時，空天信息產業的發展，也迫切需要新一代信息技術的加持，衛星數據的智能化處理越來越重要，要充分發揮我省超算中心、大數據中心等大平台在發展空天信息產業中的作用，避免重複建設。

最後，面向空天信息產業鏈，全面梳理產業現狀和長短板，明確重點發展領域，積極引導，做好布局。鼓勵社會和私人資本投資衛星應用產業
，積極拓展空天信息技術的民用領域，探索市場化運作機制，增強發展活力。對省內具有知識產權的企業進行大力扶持，培育、孵化自主創新企業。對符合國家政策、具有產業化前景的衛星應用項目，探索政府和社會資本合作的有效模式，推進投資主體多元化。對企業主導的重大衛星應用項目，通過靈活的財政政策給予支持。

（作者：李曄，系山東省科技發展戰略研究所所長，山東省科學院情報研究所所長)

責任編輯：馬清偉