В 2008 году мощное землетрясение магнитудой 8 баллов произошло в провинции Сычуань на юго-западе Китая.
Более 80 000 человек погибли в результате стихийного бедствия, которое усугубилось перебоями в коммуникациях во многих городах, что затруднило спасательные работы. (SCMP)
После трагедии китайское правительство без лишнего шума запустило проект «Тяньтун» по созданию системы спутниковой связи, доступной для всех, независимо от социально-экономического статуса.
Теперь, 16 лет спустя, этот проект привел к значительным достижениям в области спутниковой связи и новым тенденциям в развитии мобильных телефонов.
«Тяньтун» означает «соединение с небесами», и это перекликается с библейской историей о Вавилонской башне.
Первый спутник серии «Тяньтун-1» был запущен 6 августа 2016 года, а второй и третий спутники последовали в 2020 и 2021 годах. Все три образуют сеть на геосинхронной орбите на высоте 36 000 км (22 369 миль), охватывающую весь Азиатско-Тихоокеанский регион от Ближнего Востока до Тихого океана.
Затем, в сентябре прошлого года, Huawei Technologies выпустила первый в мире смартфон, который поддерживал спутниковые звонки, напрямую подключаясь к спутникам «Тяньтун». Другие китайские производители смартфонов, включая Xiaomi, Honor и Oppo, также представили подобные модели.
Эти продукты были приняты китайскими потребителями, и отраслевые оценки показывают, что одна только Huawei продала десятки миллионов единиц, затмив спутниковый сервис Starlink от SpaceX, у которого более 2 миллионов клиентов по всему миру.
Теперь обычные китайские пользователи мобильной связи могут набирать любой номер через спутник Tiantong в местах без покрытия сигнала, таких как пустыни или изолированные острова, заплатив дополнительно 10 юаней (1,38 доллара США) в месяц.
Это уже дало результаты. 18 декабря землетрясение магнитудой 6,2 произошло в северо-западной провинции Ганьсу, вновь вызвав широкомасштабные перебои со связью.
Но на этот раз многие из тех, кто оказался в эпицентре катастрофы, смогли связаться с внешним миром с помощью функции спутниковой связи на своих смартфонах. Число погибших в результате этого землетрясения составило около 150 человек.
«Прямая спутниковая связь для мобильных телефонов стала новой тенденцией развития, и спутниковая связь постепенно станет популярной среди широкой публики», — написала группа китайских ученых во главе с Цуй Ваньчжао из Китайской академии космических технологий в рецензируемой статье, опубликованной в китайском академическом журнале Aerospace Science and Technology 29 февраля.
Ранее считалось, что дистанционный спутник связи не может обмениваться информацией с большим количеством мобильных телефонов на земле.
Согласно библейской истории, Вавилонская башня потерпела неудачу, потому что рабочие начали говорить на разных языках и стали путаться друг с другом. Аналогичные помехи могут возникать и при спутниковой связи.
Чтобы достичь доступа к маленькому смартфону, спутник должен издавать очень мощный сигнал. Когда большое количество различных сигналов высокой мощности одновременно заполняет передающую антенну спутника, они могут создавать помехи друг другу, генерируя новые сигналы.
Эти случайно возникающие сигналы могут ухудшить качество спутниковых вызовов и, в тяжелых случаях, привести к сбою всей системы.
С 1970-х годов почти все коммерческие спутниковые сети связи, управляемые США, Европой и международными организациями, испытывали серьезные сбои из-за того, что эти сигналы попадали в полосу приемных частот.
Эта проблема, известная среди инженеров в области телекоммуникаций как пассивная интермодуляция (PIM), стала узким местом для дальнейшего развития технологии спутниковой связи. Несмотря на то, что многие люди стремятся решить эту проблему, в настоящее время не существует универсально эффективной технологии подавления возникновения ПНИ.
По словам команды Цуя, китайский проект «Тяньтун» собрал элиту коммуникационных технологий со всей страны для решения этой «технической проблемы, вызывающей общую озабоченность в международном аэрокосмическом сообществе».
Различные металлические компоненты в огромных спутниковых антеннах соприкасаются друг с другом, что приводит к основному источнику PIM.
Китайские физики глубоко изучили микроскопические физические механизмы, такие как квантовое туннелирование и тепловое излучение на контактной границе, открыв ряд новых физических законов, которые точно описывают посеребренные и позолоченные микроволновые компоненты.
Они также создали физическую модель, которая может с беспрецедентной точностью предсказывать возникновение эффектов PIM при различных состояниях контакта, давлении соединения, температурах, вибрациях и других внешних факторах.
На основе этой работы китайские ученые разработали первое в мире универсальное программное обеспечение для моделирования PIM. Это позволяет численно анализировать и оценивать возможность генерации PIM в микроволновых компонентах со сложной структурой под воздействием внешних факторов, таких как электричество, тепло и напряжение, с очень низким коэффициентом ошибок.
Это мощное программное обеспечение помогло китайским инженерам разработать эффективные методы подавления PIM, включая конденсаторы с диэлектрической изоляцией и оптимизированные методы подготовки и плетения сетчатых антенных проводов.
Команда Цуя усовершенствовала самую чувствительную в мире технологию обнаружения PIM, которая может мгновенно локализовать место генерации PIM, когда она происходит на чрезвычайно слабых уровнях.
Это позволяет спутнику достичь беспрецедентной чувствительности приема, что позволяет улавливать сигналы со смартфонов без внешних антенн и идентифицировать их антеннами, находящимися на расстоянии в десятки тысяч километров.
Срок службы каждого спутника «Тяньтун» составляет 12 лет, а его антенна ежедневно подвергается изменениям температуры до 160 градусов по Цельсию (320 градусов по Фаренгейту) при одновременной передаче и приеме электромагнитных волн в 800 различных частотных диапазонах.
Решение проблемы PIM в таких тяжелых условиях работы является чрезвычайно сложной задачей. «Развитие спутниковой системы «Тяньтун-1» неотделимо от нескольких ключевых технологических прорывов», — пишет команда Цуя в документе.
«Его успех является свидетельством напряженной работы проектной группы и знаменует собой лидирующие позиции Китая в этой технической области во всем мире».
Китай подал заявку на большое количество патентов на спутник «Тяньтун», а это значит, что китайским высокотехнологичным компаниям не нужно беспокоиться о патентных барьерах или санкциях со стороны Запада при использовании этой революционной технологии.
Ранее в этом году SpaceX запустила первый из нескольких спутников Starlink, которые могут подключаться к смартфонам, и планирует начать коммерческое обслуживание в следующем году.
Работая на низкой околоземной орбите высотой всего в несколько сотен километров, эти спутники имеют небольшую площадь антенны, что снижает помехи от PIM. Однако, поскольку спутник может оставаться над определенной областью только в течение короткого периода времени, развертывание большого количества спутников необходимо для достижения широкой зоны постоянного покрытия.
В настоящее время большинство из более чем 5000 спутников Starlink, запущенных SpaceX, не имеют функционала для подключения к мобильным телефонам.
Тем не менее у новых спутников Starlink есть существенное преимущество: они могут подключаться к более старым телефонам 4G.
С развитием технологии Starship скорость запуска спутников Starlink, вероятно, значительно увеличится, в то время как Китаю еще предстоит разработать зрелую восстанавливаемую ракетную технологию, чтобы конкурировать.
Стивен Чен
(в пересказе)
Мнение авторов может не совпадать с мнением редакции
Некоммерческое сообщество журналистов Non profit
Семь Новостей. t.me/Fable_Teller
#политика #экономика #культура #новости
LitPatrol. t.me/ValeriusRu
#литература #книги #афоризмы
