大众报业·大众日报客户端|理上网来丨山东：从“齐鲁星座”到“天罗地网”
近日 ， 山东省产业技术研究院公布“齐鲁星座”计划 。 首期齐鲁一号、齐鲁四号两颗遥感卫星 ， 计划今年10月份发射 。
当前 ， 信息技术产业已从移动互联时代进入空天信息时代 。
国外有太空探索公司SpaceX的星链计划 ， 我国也已将卫星互联网纳入新基建范畴 ， 引发各地政府和企业争相布局 。 如“陕西一号”卫星星座计划 ， 将逐步形成256颗卫星组网 。
卫星互联网、北斗导航、5G技术等的深度融合 ， 将构成面向未来的“天罗地网”信息化新格局 。 山东也应紧抓这一历史机遇和产业机遇 ， 努力在新一轮信息化浪潮中抢占先机 。
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何为“齐鲁星座”
齐鲁星座属于低轨遥感星座 ， 未来将由包括光学卫星、雷达卫星在内的多种卫星组成 。 各卫星之间采用激光通信链路进行连接 ， 多颗卫星的遥感数据相互补充 ， 直接在空间融合处理 ， 从而向地面提供高精度的商用卫星数据 ， 不受雾霾和云层影响 ， 预期分辨率可达0.5米 ， 实现对地面车辆等物体的清晰分辨 ， 未来可广泛应用于城市管理、环境治理等重要领域 。
为何要发展“星座计划”？
因为未来网络的发展趋势 ， 必然是万物互联的陆海空天一体化立体通信 。
过去的20年 ， 地面通信网络得到了快速发展 ， 光纤宽带网和移动宽带网已经覆盖了绝大多数场景及用户 。 但海域、空域与地面网络连接的问题 ， 仍然没有完全解决 。
随着航天技术飞速发展 ， 以及卫星制造和发射成本的降低 ， 以卫星作为中继站的卫星互联网 ， 可能有效解决陆海空天一体化通信问题 ， 成为新型基础设施的重要组成部分 。
卫星互联网 ， 是以卫星作为中继站转发信号的通信组网方式 ， 可以实现对地面的“无缝隙”覆盖 ， 是解决地球“无互联网地区”数字鸿沟的主要手段 。
按照轨道高度 ， 卫星可以分为低轨卫星、中轨卫星和高轨卫星三类 。 其中 ， 低轨卫星传输延时小、发射成本低 ， 非常适合卫星互联网业务的发展 。 广义的卫星互联网 ， 包括互联网环境下用于通信、导航和遥感的各种卫星网络；而狭义卫星互联网 ， 主要指用于通信功能的卫星星座 ， 尤其是近年来兴起的低轨高通量卫星星座 。
谈到卫星互联网 ， 很多人会想起上世纪90年代的铱星系统 。 该项目旨在通过66颗卫星 ， 实现任何人在任何地点、任何时间与任何人进行通信 。 铱星系统科技含量高 ， 拥有广阔的市场前景 ， 但由于在商业模式上没有很好定位自身与地面移动通信网络的关系 ， 以及仍存在一系列技术瑕疵 ， 并仓促上马 ， 最终在与地面移动通信网络的竞争中宣告失败 。
近年来 ， 随着通信和航天技术的发展 ， 卫星互联网热潮再起 ， 并逐渐步入宽带互联网时期 。 此时的卫星互联网 ， 与地面移动通信网络融合得更加紧密 ， 同时卫星工作的频段更高 ， 传输速率得到了很大提升 ， 向着高通量卫星的方向发展 ， 最具代表性的就是太空探索公司SpaceX的星链(Starlink)计划 。 星链计划拟通过数万颗卫星组成的“星链”网络 ， 为地球上的用户提供宽带互联网服务 ， 该系统截至目前已发射数百颗卫星 。
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根据全球互联网统计数据显示 ， 2019年 ， 世界互联网渗透率为58.8% ， 仍有约31.8亿人口没有被互联网普及；另外 ， 超过80%的陆地及95%以上的海洋,包括5G在内的移动通信网络仍无法覆盖 。
因此 ， 在地面信息基础设施受地理环境约束 ， 而导致覆盖盲区或投资收益比严重失衡的场合 ， 卫星互联网通信将实现无死角、低成本、超宽带通信 ， 与地面移动通信网络形成优势互补格局 ， 融合发展组成天罗地网 。 据预测 ， 未来10年内 ， 全球在轨卫星数量预计将扩大10倍 ， 增量部分主要来自低轨通信卫星 。
陆海空天一体化
目前 ， 世界各国正在竞相布局空天信息领域 。 如美国、俄罗斯、加拿大等 ， 纷纷将卫星互联网建设上升为国家战略；OneWeb、O3b、SpaceX、Telesat等众多国外企业 ， 也纷纷提出了卫星互联网计划 。 最近几年 ， 世界卫星发射次数和数量急剧增加 ， 商业航天发展提速 。
一方面 ， 这是万物互联的市场需求驱动；另一方面 ， 则是强化空间资源话语权的战略选择 。
卫星在空中运行需要轨道资源 ， 通信则需要频率资源 ， 因此卫星的轨道频率资源属于重要的战略资源 。 根据国际电信联盟对非规划的卫星轨道频率资源实行“先登先占”的规则 ， 先申报、先登采访人员有优先权 ， 而且该权利受到国际公约、规则的约束和保护 。 因此 ， 世界各国纷纷布局卫星互联网 ， 也是在对空天轨道频率战略资源进行争夺 。
我国卫星应用产业从上世纪90年代开始 ， 经过近30年的发展 ， 已经初具规模 。 2014年11月 ， 国务院发布《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》 ， 鼓励民间资本参与商业航天；国务院《2016中国的航天》白皮书提出 ， 鼓励引导民间资本和社会力量有序参与航天科研生产、空间基础设施建设等航天活动；2018年 ， 科技部将“与5G/6G融合的卫星通信技术研究与原理验证”课题 ， 列入国家重点研发计划“宽带通信和新型网络”重点专项中 。
一系列政策的出台 ， 推动我国从计划航天时代进入商业航天时代 。
今年年初 ， 国家发改委首次将“卫星互联网”纳入新基建 ， 全国各地开始布局卫星互联网产业链 ， 已有鸿雁星座、行云工程、虹云工程、天象星座等低轨通信卫星星座计划发布 。 因此 ， 2020年也被视为中国卫星互联网发展的元年 ， 卫星互联网产业有望迎来重大发展机遇 。
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山东高度重视空天信息产业发展 ， 在《数字山东发展规划(2018-2022年)》中提出：加快工业互联网、未来网络、空间互联网等新型网络设施建设 ， 推动未来网络与现有网络兼容发展 。 但山东卫星产业相关工作 ， 面临全国产业布局和区域竞争压力 。
为破解这一难题 ， 山东近年来积极争取优质资源 ， 不断强化各环节优势 。 其中 ， 2019年8月 ， 在中国(山东)自由贸易试验区揭牌仪式上 ， 中科院空天信息创新研究院与济南市政府签署《共建中国科学院空天信息创新研究院齐鲁研究院合作协议》 ， 在济南新建引领空天信息科学发展的学术高地、科创中心和产业基地 ， 填补山东空天信息产业领域空白；青岛市上合示范区管委会也与吉利科技集团签署了低轨卫星互联网项目合作协议 ， 双方将在上合示范区布局建设卫星互联网相关业态 。
今年 ， 山东产业技术研究院也提出实施齐鲁星座计划 。 齐鲁星座属于低轨遥感星座 ， 遥感卫星在应对气候变化、防震减灾、环境保护等领域有重要作用 ， 采用多颗卫星组网后 ， 更能够显著增强覆盖面积 ， 缩短重访时间 ， 提高空间分辨率和时间分辨率 。
近年来 ， 全球市场上低轨遥感星座的市场需求仍然很大 ， 国内由小卫星组网的遥感星座也呈现井喷趋势 ， 如高分一号、高景一号、吉林一号、陕西一号、海南一号、珠海一号、深圳一号、北京二号等 。 据统计 ， 我国在2030年前规划中的低轨遥感卫星数目将超过800颗 。
齐鲁星座是国内首次采用“天基互联网+小卫星”模式的创新遥感应用示范项目 ， 观测精度将达到国内民用最高分辨率 ， 能够提供全天候、全空时服务 ， 能够实现全球任意地点一个小时之内重访 ， 山东省全域两小时之内覆盖 。 据介绍 ， 齐鲁星座首期齐鲁一号、齐鲁四号两颗遥感卫星 ， 计划今年10月份发射 。
贴近需求搞建设 ， 不盲目追求“高大上”
面向未来 ， 山东应积极整合现有卫星产业基础 ， 大力培育通信卫星、导航卫星、遥感卫星的产业应用 ， 推进示范应用基地建设 ， 重点拓展卫星互联网终端研制和卫星应用服务领域 ， 深度赋能数字山东建设 。
以数字海洋为例 ， 利用高通量宽带卫星 ， 可以实现海洋浮标、海底传感器等所观测数据的实时传输；利用低轨遥感星座 ， 可以对海洋进行实时、全天候的观测；利用导航卫星 ， 可以为渔船、浮标等提供高效的定位和导航服务 。
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再以数字农业为例 ， 利用低轨遥感卫星星座 ， 可以对全省农作物分布、农作物长势以及产量预测进行分析；利用导航卫星 ， 可以对农机装备进行智能化改造 ， 实现无人驾驶等 。
纵观国内外 ， 空天信息产业发展较快的地区 ， 都有较强的科研力量、产业集群和完善的产业配套 。 山东也应加大力度引入高端创新团队 ， 尤其是空天信息领域科研实力雄厚的大院大所名校 ， 支持在山东建立研究院和分校 ， 成为高科技人才培养与高层次科学研究平台 ， 开展关键技术和系统集成研究 。 由创新链带动产业链 ， 孵化高新技术企业；产业链带动人才链 ， 聚集高端人才；人才链拉长产业链 ， 形成良性循环 。
应充分利用国家基础设施 ， 推动北斗数据中心、高分数据中心等国家级卫星数据中心 ， 在山东各地市设立分中心 。 空天信息产业投资和维护费用较大 ， 应根据实际需求尽可能利用好国家现有基础设施 ， 避免盲目投资搞同质化建设 ， 或者脱离需求搞建设 ， 导致绣花枕头中看不中用 。 推动通信卫星、导航卫星、遥感卫星的集成创新应用 ， 探索将各类卫星数据转化为信息产品的模式 ， 通过开放、共享和融合 ， 提升数据治理水平 ， 赋能数字山东建设 。
推动5G、人工智能、云计算、数据中心等新一代信息技术和空天信息技术的协同应用 ， 打造新模式、新业态 。 新一代信息技术 ， 在智慧城市、无人驾驶等领域有广泛应用 。 而空天信息技术中的精准导航、授时、遥感和空天通信 ， 可以为上述场景提供更多想象空间 。 同时 ， 空天信息产业的发展 ， 也迫切需要新一代信息技术的加持 ， 卫星数据的智能化处理越来越重要 ， 要充分发挥我省超算中心、大数据中心等大平台在发展空天信息产业中的作用 ， 避免重复建设 。
最后 ， 面向空天信息产业链 ， 全面梳理产业现状和长短板 ， 明确重点发展领域 ， 积极引导 ， 做好布局 。 鼓励社会和私人资本投资卫星应用产业 ， 积极拓展空天信息技术的民用领域 ， 探索市场化运作机制 ， 增强发展活力 。 对省内具有知识产权的企业进行大力扶持 ， 培育、孵化自主创新企业 。 对符合国家政策、具有产业化前景的卫星应用项目 ， 探索政府和社会资本合作的有效模式 ， 推进投资主体多元化 。 对企业主导的重大卫星应用项目 ， 通过灵活的财政政策给予支持 。
【大众报业·大众日报客户端|理上网来丨山东：从“齐鲁星座”到“天罗地网”】（作者：李晔 ， 系山东省科技发展战略研究所所长 ， 山东省科学院情报研究所所长)
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