中新社北京12月7日電 (馬帥莎)12月7日9時(shí)15分，快舟十一號固體運(yùn)載火箭在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，將行云交通VDES試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。
快舟十一號固體運(yùn)載火箭全箭主體結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料，700公里太陽同步軌道運(yùn)載能力不小于1噸，總體技術(shù)水平達(dá)到固體運(yùn)載火箭國際先進(jìn)水平。該型火箭具有“移動測試對接、移動發(fā)射、移動云測控”等特點(diǎn)，具備快速發(fā)射能力，能夠適應(yīng)多樣化發(fā)射任務(wù)。
作為快舟系列固體運(yùn)載火箭家族新成員，相比快舟一號甲，快舟十一號運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力提升5倍左右，實(shí)現(xiàn)了快舟系列運(yùn)載火箭跨越式發(fā)展，能夠更好地滿足衛(wèi)星規(guī)模化、高密度、快速發(fā)射的需求，將有力帶動中國固體運(yùn)載火箭及其動力技術(shù)發(fā)展。
行云交通VDES試驗(yàn)衛(wèi)星成功入軌后，主要用于開展VDES載荷(VHF Data Exchange System，甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng))的技術(shù)驗(yàn)證，將為海事領(lǐng)域的水上應(yīng)急、安全監(jiān)管等提供保障。
中國國家航天局負(fù)責(zé)快舟十一號固體運(yùn)載火箭工程研制立項(xiàng)批復(fù)。中國航天科工集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)工程抓總研制，所屬中國航天三江集團(tuán)有限公司承擔(dān)總體研制任務(wù)。中國交通通信信息中心作為VDES試驗(yàn)衛(wèi)星用戶單位，航天三江所屬航天行云科技有限公司負(fù)責(zé)衛(wèi)星抓總研制。此次任務(wù)是快舟系列運(yùn)載火箭第23次發(fā)射。
回顧： 2021年10月14日晚，我國自主研制的首批3顆交通甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)衛(wèi)星（簡稱交通VDES衛(wèi)星），在太原衛(wèi)星發(fā)射中心搭載長征二號丁遙五十三運(yùn)載火箭成功發(fā)射，并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。
海洋運(yùn)輸日益頻繁，使得全球使用AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）兩個(gè)VHF頻段的信道日益擁擠。國際航標(biāo)協(xié)會（IALA）提出，當(dāng)AIS信道超過50%負(fù)載時(shí)，信息阻塞等問題將造成信號傳輸滯后，船舶碰撞預(yù)警漏報(bào)概率大幅上升，嚴(yán)重影響航行安全。
基于該現(xiàn)實(shí)迫切性，2013年IALA首次提出VDES概念，擬通過建立一個(gè)天地融合系統(tǒng)以升級替代AIS，得到ITU（國際電信聯(lián)盟）、IMO（國際海事組織）等國際組織廣泛認(rèn)可并積極推動。
VDES（VHF Data Exchange System，甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)）于國際電信聯(lián)盟的2012年世界無線電通信（WRC-12）大會后提出，并2015年世界無線電通信大會（WRC—15）上，162個(gè)成員國及136個(gè)國際組織和團(tuán)體共同審議確定的。VDES在集成了現(xiàn)有AIS功能的基礎(chǔ)上，增加了特殊應(yīng)用報(bào)文（ASM）和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換（VDE）功能，可以有效緩解現(xiàn)有AIS數(shù)據(jù)通信的壓力，為保護(hù)船舶航行安全提供有效的輔助手段，同時(shí)也將全面提升水上數(shù)據(jù)通信的能力和頻率使用效率，對推動水上無線電數(shù)字通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。
據(jù)介紹，VDES在保持現(xiàn)有AIS功能和體系基礎(chǔ)上，增加了特殊應(yīng)用報(bào)文（ASM）和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換（VDE）功能，通信能力由單收擴(kuò)增為雙向收發(fā)，增擴(kuò)了氣象導(dǎo)航等專用信息通道和廣播等信息廣播能力，可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，在原岸基系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了衛(wèi)星系統(tǒng)。
目前，VDES已被ITU和IMO等國際組織認(rèn)定為未來全球E-航海的重要支撐系統(tǒng)，是E-航海發(fā)展的海上數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、未來E-航海通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)新制高點(diǎn)，對智慧安全航運(yùn)意義重大。
2019年召開的世界無線電通信大會為衛(wèi)星VDES系統(tǒng)全球發(fā)展和應(yīng)用專門指配了頻率并立即生效。中國交通通信信息中心搶先制定形成了衛(wèi)星星座和用頻用軌計(jì)劃方案，名稱暫定為“交通星星座（MOTS）”，上報(bào)了ITU。ITU公布的資料顯示，該中心申報(bào)的衛(wèi)星頻軌資料按照申報(bào)時(shí)序排在世界第一位。
“交通星星座”體系部署完畢共計(jì)60顆星，其中包括50顆工作星和10顆備份星。首批交通VDES衛(wèi)星主要開展在軌驗(yàn)證與星地一體化試驗(yàn)，完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，激活交通VDES系統(tǒng)星座網(wǎng)絡(luò)資料，完成交通強(qiáng)國建設(shè)試點(diǎn)任務(wù)，啟動交通VDES衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)。
頻率劃分
要實(shí)現(xiàn)從AIS系統(tǒng)到VDES系統(tǒng)的升級，增加可供VDES系統(tǒng)使用的新頻段是前提條件。因此研究VHF頻段關(guān)于海事業(yè)務(wù)的頻率劃分是研究VDES系統(tǒng)未來發(fā)展的重要組成部分。
2012年后，ITU和各成員國便將目光和精力投入到了對VDES頻點(diǎn)的劃分中來。經(jīng)過3年的努力，目前ITU提出了4種針對VDES系統(tǒng)頻率劃分的方案，分別由IALA、ESA（及歐洲各國）、加拿大和中國提出。這四種方案基本上都是24、84、25、85、26和86信道可供VDE使用，27和28信道供ASM使用，AIS依舊使用原來的頻點(diǎn)，只有方案D另外增加了四個(gè)信道用于語音功能。四種方案的不同集中在衛(wèi)星部分可使用的信道，其中方案A中衛(wèi)星可使用的帶寬的最寬的。ITU根據(jù)各頻段劃分方案，對四個(gè)劃分方案的各類功能的符合程度進(jìn)行比較，研究VDES衛(wèi)星部分與上述相鄰頻段內(nèi)現(xiàn)有業(yè)務(wù)之間的頻率共用和兼容性。
在WRC-19的議題中，ITU－R將會考慮修改《無線電規(guī)則》，其中包括為衛(wèi)星水上移動業(yè)務(wù)（地對空和空對地）進(jìn)行新的頻譜劃分，包括衛(wèi)星上行的156.0125—157.4375 MHz和下行的160.6125—162.0375 MHz，以促成實(shí)現(xiàn)新的VDES衛(wèi)星部分，同時(shí)確保該衛(wèi)星部分不會降低現(xiàn)有VDES地面部分、ASM、AIS的運(yùn)行質(zhì)量，且會對這些以及154 MHz至156 MHz頻段的低端相鄰頻段和162至164 MHz頻段的高端相鄰頻段內(nèi)現(xiàn)有業(yè)務(wù)造成有害干擾和限制。
衛(wèi)星建設(shè)
挪威空間中心在研的一顆VDES衛(wèi)星NORSAT-2，是一顆重達(dá)15kg、尺寸為20cm×30cm×40cm的微小衛(wèi)星，預(yù)計(jì)在2016年發(fā)射。NORSAT-2可以在挪威的領(lǐng)海區(qū)域提供先進(jìn)的船舶跟蹤與數(shù)據(jù)交換服務(wù)。
在VDES衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)中，ESA作為完成了VDES系統(tǒng)中大部分的衛(wèi)星部分的技術(shù)特性討論和制定的牽頭方，也一直在積極推動和發(fā)展。ESA在2014—2015年期間對VDES衛(wèi)星系統(tǒng)的相關(guān)研究和設(shè)備研制進(jìn)行了3次招標(biāo)，2014年6月提出了招標(biāo)金額為20萬~50萬歐元的VDES衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括頻段選擇、傳輸方案的制定以及計(jì)劃進(jìn)度預(yù)算等），不久之后的2014年9月提出了招標(biāo)金額為至少50萬歐元的VDES衛(wèi)星部分下行鏈路驗(yàn)證。接著ESA在2015年6月提出了設(shè)計(jì)一款性價(jià)比高的VDE衛(wèi)星部分地面用戶終端的招標(biāo)，招標(biāo)金額大于50萬歐元。不難看出ESA對VDES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路就是利用試驗(yàn)星來驗(yàn)證VDES系統(tǒng)的相關(guān)性能，而且還在積極發(fā)展VDES衛(wèi)星系統(tǒng)的地面終端，這些都是推動VDES衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)的重要部分。
ISIS是荷蘭的一家致力于小衛(wèi)星研制及應(yīng)用的公司，近幾年該公司一直在發(fā)展星載AIS的無線電通信載荷。目前ISIS設(shè)計(jì)了一款專門針對VDES系統(tǒng)的星載高效發(fā)射裝置，6W發(fā)射功率,下行鏈路數(shù)據(jù)速率40 ksps，由于VDES的鏈路設(shè)計(jì)，使得必須要保證星上較高的有效等向輻射功率（EIRP）才能與地面確保正常通信，因此ISIS的這款發(fā)射機(jī)也將在VDES衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)揮積極的作用。
地面建設(shè)
設(shè)想未來海事愛好者可以利用一個(gè)只接收的設(shè)備來獲取VDES系統(tǒng)廣播的海事安全信息以及船舶相關(guān)數(shù)據(jù)。2015年前后，ESA已經(jīng)開展了一項(xiàng)相關(guān)的研究，看能否利用谷歌（Google）手機(jī)中的只用于接收的模塊來實(shí)現(xiàn)這個(gè)應(yīng)用，研究結(jié)果是這樣一個(gè)手機(jī)模塊是完全能夠幫助海事愛好者實(shí)現(xiàn)接收VDES信息這個(gè)功能，這個(gè)研究結(jié)果將積極推動未來VDES系統(tǒng)地面終端的發(fā)展，一旦VDES系統(tǒng)開始投入使用，相信這個(gè)應(yīng)用也會很快被推廣使用。目前許多船臺廠商已經(jīng)投入到船載VDES相關(guān)設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)當(dāng)中包括針對VDES地面系統(tǒng)的模擬器、原理樣機(jī)的研制和地面系統(tǒng)測試。
未來規(guī)劃
法國在2014年提出了VDES系統(tǒng)未來的發(fā)展規(guī)劃，計(jì)劃從2014年至2023年跨度10年，。其中包含了兩大層面的運(yùn)作：規(guī)則層和實(shí)施層。
在規(guī)則層，IMO、IALA和ITU三大組織的各項(xiàng)會議和IMO的電子航海（E-NAV）、全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)（GMDSS）現(xiàn)代化進(jìn)程將成為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，其中IMO的組織機(jī)構(gòu)中包括海上安全委員會（MSC）和導(dǎo)航、通信和搜救小組委員會（NCSR），MSC是組織的最高技術(shù)機(jī)構(gòu)，由所有成員國組成。IALA主要為每年兩次的ENAV會議，ITU主要為四年一次的WRC大會和每年兩次的5B工作組會議。通過這些會議，能夠在規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)層面給予VDES系統(tǒng)有力的支撐。
實(shí)施層面主要包括AIS和ASM收發(fā)信機(jī)的原理樣機(jī)研制、仿真、外場測試、實(shí)驗(yàn)星的技術(shù)開發(fā)與發(fā)射驗(yàn)證以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
