高轨卫星的设想，由科幻大师克拉克在1945年提出
卫星互联网是指以卫星为接入手段的互联网宽带服务模式，好比将地面基站搬到太空中，每颗卫星就是一个基站。根据通信卫星所处轨道不同，卫星互联网可分为高轨和低轨两类。
国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光告诉记者，低轨通常指一两千公里以下的高度，但对于中高轨目前还没有明确的界限。“比如大家所熟悉的导航卫星，运行高度大约在20000公里，这个高度并没有明确定义为中轨或高轨。但对于中高轨卫星而言，都有共同的特点，常规的运载火箭难以直接送入轨道，因此发射过程较为复杂。”
高轨卫星互联网所在的轨道是地球同步轨道，高度约为36000公里。尽管都在高速运动，但该轨道上的卫星轨道周期和地球自转周期严格一致，相对地面保持“静止”，其覆盖的地区也是固定，因此建立通信服务比较容易。利用这个特点，可以通过高轨卫星实现宽带通信，只需要三颗卫星就能覆盖整个地球。这一构想早在1945年就由英国科幻作家阿瑟·克拉克提出，因此也被称为“克拉克轨道”。
但高轨卫星互联网也存在天然的局限。地球半径只有6378公里，用高轨卫星实现通信服务，相当于从地球表面发信号到3.6万公里以外，一来一回，再加上信号处理等过程，导致时延不小。对于一般的通话或访问网页来说还可接受，但对实时性要求高的应用如联网游戏、无人机遥控等则无法满足需求。
长三乙整装待发。图源：中国运载火箭技术研究院
商业、民生、减灾……高轨卫星互联网用途多
低轨卫星以每秒7公里多的高速飞行着，一天能绕地球转16圈。这种快速移动所导致的频率变化、卫星信号的动态切换等，对于地面设备的要求很高。相比而言，高轨卫星相对地球静止而容易“捕获”，覆盖范围也远比低轨卫星大得多。
“虽然国内地面基站等设施已经覆盖很广，但对于一些较为荒凉的区域以及航空器，地面的基站无能为力。”杨宇光认为，为解决这些问题，基于高轨的通信卫星就是一个很好的选择。
比如，在飞机上携带一个终端并不困难，借助终端可以接收同步轨道卫星的信号，进而接入互联网，为飞机乘客提供机内Wi-Fi服务。再比如，要解决偏远地区互联网通信需求，比起铺设光缆，高轨卫星互联网是个相对经济的方式。此外，如果某个地区发生重大灾害，当地通信的基础设施很可能遭到破坏，如果有卫星通信的手段，对于救援当地受灾群众也是个极大的支持。因此无论从商业角度、国计民生角度还是救援减灾角度，建立高轨卫星的互联网接入手段都有重大意义。
目前，我国的高通量通信卫星已达到百Gbps水平，在全球居于前列，但对于数以亿计的地面用户而言依然较低，因此未来的高轨通信还有很长的路要走。
卫星互联网示意图。中国航天科工集团二院供图
高轨低轨各擅胜场，一个都不能少
不过，据杨宇光介绍，高轨卫星互联网也并非没有缺陷。
首先，静止轨道只有一条，而通信卫星之间存在干扰，原则上两颗通信卫星之间应间隔0.5度，因此理论上这圈轨道只能放置720颗卫星。为充分解决紧张的轨位和频率资源，需要国际电联精确协调，甚至发展了共轨运行的技术。但即便如此，由于36000公里高度的长距离通信信号本就非常弱，在巨量的互联网接入需求下，要想看个视频或接入更高带宽就较为困难了。
其次，同步轨道卫星提供通信不是很方便。尤其是随着互联网应用的发展，出现了低延迟互联网接入的需求，而在36000公里高的地方，光走个来回都要接近0.3秒的时间。
此外，地面接收高轨卫星信号的终端必须做得比较大，才能良好接收如此远距离的信号。
正是这些问题，各国也在发展低轨卫星互联网，这很好地弥补了高轨卫星互联网的缺陷。但低轨卫星互联网也有自己的缺点。由于轨道更低，且卫星运行速度更快，要想覆盖全球就需要巨量的卫星，且需要保持均匀。
目前，我国已有多个公司发低轨互联网通信试验卫星，也已经向国际电联申请了数量众多的轨位和频率资源用于低轨互联网星座建设。杨宇光表示，通信、导航、遥感这三类卫星与国民经济关系最为密切，随着巨型星座的发展，未来多方面的融合可能催生出新应用、新特点，更大程度便利人们的生活。
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