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中星6B故障事件  

2009-05-14 16:10:06|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中星6B故障事件

文:桂祺莹

文章来源:《新知客》200904月刊

 

商业通信卫星的转发器是透明的,电视信号编码是公开的,不像军事卫星的抗干扰能力那么强,但导致卫星故障的,更多是外层空间的不明撞击,或者“日凌”等自然现象的干扰,不一定就是人为的恶意信号。

 

 

 

   元宵节下午,家住海淀区的龚冰冰一边收拾屋子,一边听着电视。忽然,屏幕中的图像全没了,所有台都是。龚冰冰以为打扫屋子的过程中,无意绊松了哪条线。她将每条线都重新插了一遍,依旧没有任何信号。与此同时,江苏卫视监控机房的小陶发现所有的监视画面都黑屏了,所有数据的广播接收也停止了。几乎同时,卫星控制中心的工作人员发现“中星6B”的遥测信号出现了异样。

 

 

信号丢失

“中星6B”属于中国卫通集团下属的中国直播卫星有限公司,拥有38个转发器,负责着国内150多个台的信号传输。据直播星工作人员说,最先想到是不是受到了人为的信号攻击,但很快就排除了,“‘中星6B’地面设备能监测转发器转发的上行信号,依据载波观察,并没有两个信号源同时存在。况且当初订购‘中星6B’时,抗干扰就是一项重要指标。”而发生故障时,工作人员都在控制室里进行日常监测工作,从故障前后的数据来看,完全可以排除是人为的操作失误。

故障发生没多久,为了确保卫星的能源用于故障处理,“中星6B”使太阳能电池翼面向太阳,自动关闭了星上全部转发器,进入安全模式。不到10分钟的时间,传输终端消失的信号又出现了——处于“罢工”状态的“中星6B”回归。“我们通过地面遥测检测‘中星 6B’,结果各个部件没再出现异常,于是就向38个转发器逐一发送了开机指令,恢复了电视节目传输。”直播星的一位工作人员说。

那么,难道是卫星本身故障了?硬件故障还是软件故障?卫星驻扎在赤道上空3.6万千米处,怎么修?为什么会关闭所有转发器?一时间,网上众说纷纭:“中星6B”在轨测试的时候就出现过定位故障;“中星6B”以前曾受到过境外信号干扰;“中星6B”每年有那么几天信号不稳定??中星6B”成为人们关注的焦点。

 

中星 6B

2007年之前,我国广播电视专用卫星是“鑫诺3号”。但“鑫诺3号”仅有10C波段转发器,对于像中央电视台国际频道以及一些以对外宣传为主的省级卫星频道,鑫诺的转发器数目是远远不够的,需要更大容量的转播星。

2007752008分,西昌卫星发射中心,法国泰雷兹·阿来尼亚宇航公司研制生产的、精挑细选的新一代抗干扰通信卫星“中星6B”成功打入太空,定点后,卫星的在轨测试和验收都很顺利,于是就在81日正式交付使用。“中星6B”装载了 38C波段转发器,能覆盖中国、东南亚、太平洋及大洋洲,可传送300套电视节目。此后“鑫诺3号”转而成为备份星。

购买“中星6B”的过程有点小波折,本来中国一向是在美国公司购买卫星,而这次中国偏向了法国公司。“理由很简单,美国人不卖。”亚太卫星公司一位高级工程师说。亚太购买的“亚太1 号”、“亚太1A”、“亚太2R”、“亚太5号”一共4颗卫星,全部都来自美国的波音公司和劳拉公司,但其中“亚太5号”因为没有“出口证”曾一再推迟发射期。中广卫王姓高级工程师对于一直躺在劳拉公司仓库的“中星8号”更是无奈。“‘亚太5号’好歹给发射了,‘中星 8 号’彻底没有了,1.32亿美元的定金也没退。”最终,泰雷兹·阿莱尼亚宇航公司成为首选。泰雷兹·阿莱尼亚是世界上领先的空间电信开拓者之一,卫星订单在2006年世界排名第一。

当时能相中“中星6B”,还因为它在中方的要求下有更强的抗干扰能力。

2002 6 月、9 月、11月、200310 月 和2006 年的 10 月,“鑫诺 1 号”卫星 Ku波段的 2A3A6A转发器多次受到非法信号攻击,干扰了中央电视台、部分地方台和中国教育电视台节目的正常播出。20031015日,“神舟五号”载人飞船成功发射。当日,转播中央台电视节目的“鑫诺1号”的转发器再次受到非法信号攻击,持续时间共计 1844 秒。

“因此在选购‘中星6B’时,抗干扰是一项很重要的指标。”中国卫通工作人员指出,“中星6B”具备防止地面恶意上行信号干扰的能力。一般的通信卫星之所以不能够抗干扰,是因为卫星的上行和下行信号接收、发射天线合二为一,另外其转发器通常采用透明转发器,不能有效地抵御恶意信号的干扰。而“中星6B”则采用了上行、下行收发天线分离、上行波束与下行波束分别覆盖的方法,上行波束天线覆盖中国大陆,但不包括中国台湾地区,把敏感地区排除在上行波束之外。下行波束覆盖整个亚太地区,这样可以确保国内广播电视节目的安全、优质传输,最大限度避免了恶意信号的干扰。“这也就是为什么,我们这次能很快排除人为信号干扰,直接进入卫星故障的排查环节。”

另外,原中国通信广播卫星公司总设计师闵士权指出,通常人为恶意强功率干扰只能使卫星转发的工作信号失常,受到抑制,甚至出现非法信号的图像等信息,而不是信号中断,收不到任何转发的信号。此外,人为恶意干扰针对性强,目标明确,通常只对一两个卫星转发器实施干扰,而不会对所有卫星转发器同时实施干扰,因为这样做干扰方付出的代价太大,且无必要,而这次故障现象不是个别卫星转发器失常,而是全部工作转发器同时失常。

排除了地面控制的人为失误、人为恶意干扰,剩下的该被盘查的部件就是卫星本身了。“现在我们已经掌握了卫星的故障位,是星上一个设备的计算机数据出现异常,而且已经将事发情况和数据传给了法国生产商,让他们分析原因。但在法方的结果出来之前,我们不能草率断定故障原因。”中国卫通工作人员说。

 

广播卫星的困境

1945年,阿瑟·克拉克在英国《无线电世界》杂志上提出了一个大胆的设想,那就是利用3颗地球静止轨道卫星进行准全球通信。10多年后,这个梦想实现了。

Telstar1962年进入轨道,它完全是一种商业冒险,因为贝尔实验室隶属的AT&T甚至向NASA支付了300万美元,作为德尔塔运载火箭的费用。发射15小时后,当Telstar沿东北的弧线从加勒比向西班牙飞行时,它的控制人员试图发送世界上第一次跨越大西洋的电视广播。这次演播是在美国、英国与法国的地面站之间进行。美国方面先放了一段录像,法国方面的接收效果很好,英国收到的图像却是延迟的。从那个时候开始,卫星偶尔的小情绪就折磨着广播卫星行业——不管这些小情绪是人为或者自然造成。

广播卫星是多功能设备的组合体,又不像地面设备那样可以直接监控,温度控制、姿态控制都非常复杂。很多因素都会使卫星产生多种故障,以至无法工作。200312月,“亚洲2号”卫星姿态滚动角偏差出现明显异常,所有CKu频段转发器的信号传输陆续中断,导致包括中央台在内共23套节目一度中断。据亚洲卫星一位张姓工程师回忆,当时推断是外层空间某些不明微粒撞击卫星,导致了姿态的偏差,所以就和卫星的厂商洛克希德·马丁公司商量,对卫星姿态进行调整,结果收效不大,偏差甚至扩大了,23 套卫视节目信号传输陆续中断,最后不得不将23套节目转到亚洲3S卫星和亚太1A卫星上紧急播出。几天后,采用新的办法对卫星进行调姿,姿态偏差才得以修复。

陈林是卫视发烧友,在自家后院支了一个“锅”,直指“中星6B”。2008226日,他正在家看电视,信号突然断了,将近一半的台信号不稳定。开始陈林以为是家中的天线出问题了,可20分钟后信号又恢复正常了。“在随后的一周内我不断观察,每次信号中断都是从1225开始到1245左右恢复。我终于发现原因了,原来在这段时间内太阳、‘中星6B’、天线三者正好处在同一直线上。”陈林说。

陈林所说的现象是日凌干扰。闵士权解释说,对某一颗静止卫星的通信系统来说,日凌中断一般是难以避免的。每年春分和秋分前后,太阳运行到地球赤道上空。由于这时太阳距离地球最近,太阳发出的电磁波对地球的辐射最为强烈。在这期间,如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧又在一条直线上,那么电磁波对于人造卫星的影响就最强烈,太阳发射的电磁波比卫星发射的信号能量要强很多,从而会干扰卫星信号的接收。“简单说来,卫星是一面镜子,地面信号可以理解为一束光,用手电筒照射的光,经过镜面折射,我们在另外一个地面站,能接收到这束光。而太阳,它发射的是激光,地面站接收到的就是激光。这两束光同时出现在一个地面站,我们接收到的是激光而不是手电筒的光。”

另外,地球静止轨道位置资源和无线频率资源有限,卫星的空间位置和工作频率必须向国际电联申报并要符合国际规定,即其参数,包括电视信号的编码方式都是公开的。也就是说,作为卫星电视广播的是商业通信卫星,为降低成本,大多采用透明式转发器。商业卫星没法像军事卫星那样采用如变频、跳频、增大功率等方式来抵御人为干扰。像“中星6B”这样的民用卫星,虽已增加了一些抗干扰功能,但程度不太强,因为造价过高。目前世界上抗干扰能力最强的是美国的“军事星”卫星,其造价高达十亿美元。针对恶意干扰,我国已提出了一些卫星抗干扰措施,例如增加正常广播节目信号的上行功率,使得信号明显大于干扰,以压制干扰信号。

不管是卫星故障,还是自然或者人为干扰,尽管它们有时候无法避免,留给卫星运营公司的总是无法回避的巨大损失。据鑫诺卫星公司市场部一位人士测算,近年来卫星事故给卫星产业带来不少麻烦,有时候只卫星成本就20多个亿,而像中断信号这样的状况,需要赔偿广告商的损失。“我们最大的困扰是如何去面对客户的担心,这种担心如果处理不好,将直接面临客户的流失。”

 

 

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