亚太7号

定义

亚太7号是一颗大功率地球同步通信卫星,由中国航天科技集团公司控股的香港亚太通信卫星有限公司持有和运营,卫星本体由法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司(Thales Alenia Space)建造^[1][2]。它采用 Spacebus 4000 C2 卫星平台,是一颗三轴稳定、双线极化的高功率卫星,在轨设计寿命超过 15 年^[3][2]。卫星定点于东经 76.5 度的地球同步轨道位置,这一轨位在亚太区域的卫星资源布局中处于较为有利的位置^[4][5]。

作为亚太卫星系统的第六颗在轨卫星,亚太7号的任务是接替 2012 年退役的亚太2R卫星,承接原有 C 频段客户业务,并以新增的 Ku 频段容量扩展对中东、非洲等区域的服务能力^[6]。

原理

亚太7号的运行基础是地球同步轨道。卫星在距地面约 3.6 万公里的赤道上空以与地球自转相同的周期绕行,从地面看相对静止,因此地面天线无需持续转动即可对准卫星,这是广播与通信业务能够稳定开展的前提。卫星在该轨位的南北、东西方向位置保持精度为 ±0.05 度^[3]。

卫星本身不产生节目内容,其核心是转发器。地面站把信号以某一频率上行发至卫星,转发器接收、变频、放大后以另一频率下行发回地面覆盖区,从而实现跨越大范围地理空间的点对多点传输。亚太7号共装载 56 路转发器,C 频段与 Ku 频段各 28 路,整星总功率约 11.4 千瓦^[1][2]。

C 频段波长较长,受降雨衰减影响相对较小,适合承担大范围、可靠性要求高的电视传输与通信业务;Ku 频段可用带宽更大、天线口径可以更小,适合直播到户与小型地球站业务。亚太7号的 C 频段采用覆盖亚洲、欧洲、非洲和澳大利亚的宽波束,Ku 频段则分为中国波束、中东及北非波束、非洲波束以及一个可移动波束,并可在 4 个 Ku 波束之间实现交链,使不同波束覆盖区内的信号能够互相转接^[6][3]。C 频段的等效全向辐射功率为 32 至 41 dBW,Ku 频段为 43 至 56 dBW^[3]。

graph LR

A[地面上行站] -->|上行信号| B[转发器: 接收 变频 放大]

B -->|下行信号| C[C 频段宽波束: 亚欧非澳]

B -->|下行信号| D[Ku 频段中国波束]

B -->|下行信号| E[Ku 频段中东及北非波束]

B -->|下行信号| F[Ku 频段非洲波束]

B -->|下行信号| G[可移动波束]

C --> H[用户接收端]

D --> H

E --> H

F --> H

G --> H

发展历程

亚太7号的采购与发射安排在此前若干年即已启动。2009 年,中国航天科技集团公司所属中国长城工业集团有限公司与香港亚太通信卫星有限公司签署了该卫星的发射服务合同^[7]。与之配套,亚太通信卫星有限公司还建设了同平台的亚太7B卫星作为备份,其后依照协议将亚太7B卫星转让给中国卫星通信集团有限公司,并收回该项目的投资资金^[6]。

2012 年 3 月 31 日 18 时 27 分,亚太7号在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射,约 26 分钟后星箭分离,卫星进入近地点 209 公里、远地点 50419 公里、轨道倾角 27.4 度的地球同步转移轨道^[7][8]。此后经过 12 天的变轨操作,卫星进入地球同步轨道,并开展平台与有效载荷的在轨测试,完成后漂移至东经 76.5 度的最终运行位置^[1]。

2012 年 5 月 14 日,亚太通信卫星有限公司与泰雷兹阿莱尼亚宇航公司在香港举行在轨验收评审,测试结果显示各项性能指标符合合同要求,星载器件工作正常^[9]。自 5 月 15 日 24 时起,亚太7号在东经 76.5 度轨位正式替代亚太2R卫星向用户提供服务,原卫星上的业务分批转移,新增业务亦开始上星使用^[9]。

投入运营初期,亚太7号的市场承接情况较好。截至 2012 年 6 月 30 日,其转发器使用率为 71.25%^[6]。此后随着容量投放与市场需求变化,使用率有所波动,截至 2016 年 6 月 30 日为 65.1%^[10]。

应用

亚太7号的主要业务是向广播与电信客户出租转发器容量。C 频段覆盖亚洲、中东、非洲、澳大利亚及部分欧洲,可用于电视传输和一般卫星通信业务;Ku 频段则面向中国、中东、中亚和非洲提供直播到户(DTH)与甚小口径终端(VSAT)等跨洲际广播通信服务^[2][11]。

由于该轨位可同时看到亚太、中东、非洲与欧洲的大片陆地,Ku 频段又配置了多个波束,亚太7号能够承担跨区域的节目与数据传送,例如把某一洲的信号经星上交链转发至另一洲的覆盖区^[1]。按运营方公布的数据,其覆盖范围涉及全球约 75% 的人口所在地区^[6]。

在实际客户承接上,原亚太2R卫星的用户以媒体机构和电信运营商为主,该卫星 C 频段转发器出租率超过 90%,这些客户在亚太7号投入使用后整体转入新卫星^[1]。新增的 Ku 频段容量在发射前即已开展预售,大部分被客户预定^[1]。

局限

地球同步轨道的物理条件决定了这类卫星的固有约束。卫星距地约 3.6 万公里,信号往返一次即产生可观的传输时延,因此不适合对时延敏感的双向交互业务,这类需求通常由低轨星座或地面网络承担。同时,静止轨道资源与轨位窗口有限,卫星必须长期保持在指定位置,一旦燃料耗尽便无法继续维持定点。

Ku 频段的可用带宽虽大,但受降雨影响明显,强降雨条件下链路余量会被快速消耗,覆盖边缘地区的可用度随之下降;C 频段抗雨衰较好,却受限于频段宽度与地面天线口径,难以支撑高速率的小型终端业务。这是频段选择本身的取舍,并非某颗卫星的个别问题^[3]。

从运营角度看,单颗卫星的容量是固定的,56 路转发器一旦分配完毕便无法在轨扩容;在轨寿命结束后,只能依靠备份星或后续卫星接替。亚太7号的容量使用率在 2012 年为 71.25%,2016 年为 65.1%,也说明其业务规模会受到市场需求的波动影响^[6][10]。

此外,卫星广播具有单向广覆盖的特点,信号只要落入覆盖区即可被接收,覆盖边界并不由运营方精确控制,这使得波束设计需要在覆盖广度与功率集中之间作出平衡^[3]。

参见

• 亚太2R —— 亚太7号在东经 76.5 度轨位所接替的上一代通信卫星。

• 亚太卫星 —— 亚太7号所属的卫星系列,由亚太通信卫星有限公司运营。

• 地球同步卫星 —— 亚太7号所处的轨道类型,是其实现固定覆盖的基础。

• 转发器 —— 通信卫星的核心有效载荷,亚太7号共装载 56 路。

• 长征三号乙 —— 2012 年将亚太7号送入预定轨道的运载火箭。

• 直播到户 —— 亚太7号 Ku 频段承担的主要业务类型之一。