可监测地球生态 俄开发出纳卫星通信设备

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立方星无线电通信系统

莫斯科物理技术学院（MIPT）科学家开发出卫星控制和通信系统，用于质量不超过10公斤的纳卫星。它们也被称为立方星。俄罗斯将用纳卫星搭建一个用于近地空间基础科学研究、地球遥感和通信的星座，能完成从监测森林火灾到追踪大洋中鱼群移动的各种任务。开发成果还可用于私营卫星星座，如海上船舶自动识别系统。直到不久前，完成上述任务的还是重约100公斤的小卫星，搭载的设备不适合现代微纳卫星，因此需要更轻、更紧凑且不贵的设备。此外，卫星飞过地面站时要及时传输信息，因此必须针对不同任务使用不同传输速率，要求系统设备兼具不同性能。

该项目参与者之一、莫斯科物理技术学院应用纳米技术实验室主任工程师拉夫连季耶夫（Sergey Lavrentev）说：“我们开发了一种专用设备与卫星通信。它有3个工作频段。第一个是超短波频段，用于紧急情况下与卫星联系，无论卫星处于什么状态，同时其耗电非常低。第二个制式是S波段，用于正常通信，能以几个Mbps的速率传输和接收数据，此时卫星必须一侧朝向地球。这是许多卫星的标准工作制式。”拉夫连季耶夫说，这个制式下将更新星载系统软件，传输扩展遥测信息。第三个制式是X波段，是个可选项，能以200-300Mbps的速率传输大量数据。新设备采用模块化技术，可根据卫星用途选择不同配置。

莫斯科物理技术学院力学系统模拟实验室主任扎维亚洛娃（Natalya Zavyalova）说，俄罗斯太空服务市场发展迅速，私营公司和政府机构正为此积极发射和使用立方星。她说：“俄罗斯正开发几个这样的星座，有的已在部分运行，如Sitronics公司跟踪海上船舶的通信星座。建设中的‘格里芬’观测星座在俄罗斯国家航天集团合同框架内实施，用于监测整个地球表面并解决各种经济问题。此外，还在建设一些较小星座，许多机构参与其中，包括多所大学。不久前，格洛纳斯公司代表宣布将建设自己的物联网立方星星座。”

世界领先

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据开发者介绍，目前俄国内还没有能同时满足传输速率、重量、尺寸和能耗要求的立方星技术方案。超短波频段许多俄制造商达到微型化极限。X波段现有发射器传输速度惊人，但对立方星来说过于笨重。莫斯科物理技术学院开发的设备大部分性能不亚于世界最好同类设备，某些参数甚至更优。拉夫连季耶夫说：“国内根本没有200-300Mbps发射器，但这正是未来星座需要的速度。这个频段性能我们计划达到世界先进水平。S波段国内开发商专注于微卫星（10-100公斤），其设备不适合纳卫星。我们在能耗和速率方面已赶上世界领先者。同时，我们的标准壳体中不是只有一套，而是同时有两套设备，分别用于S波段和超短波频段（实际上是四合一调制解调器）。这为通信系统提供了全冗余，并提高了卫星的整体生存能力。”

科研团队已制造出该设备实验样品，计划今年进行地面测试，2026年进行飞行测试。搭载它的立方星将在500-550公里高轨道运行，并与地面站网络通信。俄罗斯航天科学院通讯院士约宁（Andrey Ionin）说，有技术能力但没有航天经验的公司，现在也能制造卫星和由数百颗卫星组成的星座。他说：“这些公司几年内就能掌握有竞争力的技术。这是近年来发生的现象。现在国家应提出一个组织架构，使所有参与者作为一个整体工作，即使其承担不同任务。这样的项目非常多，它们不应相互竞争，而应协同工作。市场很大，没有人会干扰别人。”

阿尔帕机器人风投基金（Alpha Robotics Venture）负责人别雷（Vladimir Bely）说，从事空间项目的企业对莫斯科物理技术学院的这项成果感兴趣，但问题在于如何高质量实施。其他机构也在研发类似设备，其中既有设计院，也有商业公司。优质稳定通信和遥测系统需求早已有之，因为卫星星座必须完美运行。

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丹尼斯·格里岑科（Denis Gritsenko）