來源 | Space Journal

作者 | Space Journal

最新進展

2019年12月13日，空客網站發布新聞稱，空客已經通過Optima項目將微波光子有效載荷技術推進至技術準備級別6級，這是原型樣機之前的最后一個級別。

當前衛星載荷向著擁有寬帶多波束捷變、數百通道復雜格式信號處理等先進功能的方向發展,使得通信衛星的關鍵部分——衛星轉發器的工作頻率和信號帶寬不斷提升,給傳統的電子技術帶來了巨大的挑戰。微波光子有效載荷將利用光在整個航天器上傳輸信號，取代目前的無線電頻率(RF)技術，從而能夠研制出更有效率和更強大的衛星。

微波光子技術融合了無線通信和光通信的優點，光子有效載荷有可能徹底改變未來幾代通信衛星的設計和能力，從而滿足客戶日益增長的需求，因此微波光子技術被認為是未來寬帶通信衛星系統提供5G全球覆蓋的理想技術。

空客預計2020年衛星將進入太比特每秒和千兆比特每秒的時代， Optima項目下研制的微波光子有效載荷具有緊湊、輕量化的特性，考慮到了未來通信衛星有效載荷和衛星間鏈路的演變，使有效載荷的設計能夠大大降低質量、體積和功耗，同時也能降低整體生產和集成成本。 空客本階段工作的完成使微波光子有效載荷在通信衛星上的使用更近了一步。

項目背景

空客的Optima項目在“歐盟地平線2020”計劃下獲得了經費支持，簡單一句話介紹“歐盟地平線2020”，類似于我國發改委的戰略性新興產業支持經費，分年度對各個領域的新技術研發提供資金支持。

2016年，空客牽頭和其他幾家公司一起申請下了Optima項目，經費支持一共280萬歐元（當期匯率相當于2000萬人民幣）。

讓我們回到2016年空客申請下這筆經費支持之前。歐空局立了一個課題《微波光子有效載荷發展路線圖》，由泰雷茲負責編寫。這份發展路線圖中，歐空局最為關心的是如何將研發投入轉為經濟回報。

微波光子有效載荷技術研發投資回報率測算

報告中對經濟回報進行了兩方面的分析。第一種只考慮應用光子技術對總體有效載荷硬件成本的影響，第二種(在前一種基礎上)考慮應用光子技術對衛星在軌容量交付成本的影響。結果表明，隨著有效載荷容量和靈活性的增加，成本也得到了節約。報告結論為：

• 全部有效載荷硬件成本節省15%；
• 衛星在軌容量交付總成本節省5%以上(僅考慮70 Gbps級)；
• 隨著衛星容量上升，節約效用更加明顯（下圖）；
• 新興的柔性HTS/VHT的市場將受益于這一技術。

報告預估了開發此項技術需要投入的資金為1400萬歐元左右，時間大概是30個月。同時也對該項目10年期內持續投資進行了預估，大約3200萬歐元。

Optima項目

從空客執行Optima項目的時間節點來看，基本按照課題第一階段預設的任務來完成。

空客Optima項目計劃表

與空客一起參與此項目的企業和研究機構有：

在此之前，西班牙的DAS光子學公司的V/Q寬帶光子轉換器組件(PCA)在美國勞拉系統空間公司研制的Ku衛星-歐衛通W7C上進行了地面測試。

在Optima項目中，除了上面的產品外，DAS還將提供一個光接收模塊，以減少50%損耗。

DAS與Cordon聯合開發了集成的激光二極管等設備、改進光子頻率發生器(FGU)，減少SWaP。

DAS的光子頻率發生器(FGU)概念圖

法國的Sodern公司和英國的Polaties公司提供了Directllight開關產品，該產品是一個384x384的大開關矩陣。目標是研制一個空間開關的可擴展架構，在大小、重量、功率和可靠性之間做出最佳選擇，同時也要保證在GEO環境中的功能和性能。

Directllight開關概念圖

在Optima項目下，參與各方獲得的資金支持如下表，空客只獲得了69萬歐元的經費支持，根據當期匯率約合535萬人民幣。

本文轉載自“Space Journal”，原標題《微波光子有效載荷|寬帶衛星提供全球5G覆蓋的理想技術，空客2020年在軌驗證》，作者 |Space Journal

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編輯：林紫、娜娜

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