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曾幾何時，馬斯克信誓旦旦聲稱要推出的“星鏈”衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，還被不少人當作笑話。
被視為“人類工業(yè)皇冠”的航天工程，未來會像公共汽車一樣，廉價地周期性發(fā)射，將同樣被視為高精尖科技產(chǎn)品的衛(wèi)星，像撒土豆一樣成百上千地撒在太空之中，這超出了很多人的想象。
不過，隨著時間的推移，這個曾經(jīng)難以想象的事物，正穩(wěn)穩(wěn)地走進現(xiàn)實之中。
2月15日，馬斯克宣布，“星鏈用戶終端超過 25 萬個”。
這意味著什么?
2021年2月，這個數(shù)字是1萬——也就是1年時間翻了25倍。雖然還不能說這個產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展期，但儼然已經(jīng)是起勢狀態(tài)。 近期發(fā)生在爭議熱點地區(qū)的事情，也帶上了一絲特別的意味。
據(jù)美國《外交政策》報道，“星鏈”服務(wù)正在烏克蘭大放異彩。
從2月28日馬斯克向烏克蘭運去第1批150臺星鏈終端，到如今迅猛增加至10000多臺，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢在這個過程中體現(xiàn)得淋漓盡致。
在傳統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)被摧毀的情況下，“星鏈”成了烏克蘭的“信息生命線”，醫(yī)院、診所、消防隊、學校都在依靠其保持通訊。
更重要的是，在極端復雜的軍用環(huán)境下，“星鏈”服務(wù)也得到了驗證。
報道稱，烏克蘭軍方正是使用“星鏈”操作無人機，獲得了大量戰(zhàn)果。而遠程控制無人機精確打擊目標，這種大流量、低時延的場景，是對通訊質(zhì)量的最佳驗證。
對比起俄羅斯方面使用的150塊錢的對講機，“星鏈”顯然起到了降維打擊的作用。
顯然，“星鏈”代表的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)是面向未來不可忽視的技術(shù)。
而其在俄烏沖突中的靈光閃現(xiàn)，似乎也意味著這個領(lǐng)域也開始了又一場競爭。
起起落落 衛(wèi)星通訊發(fā)展至今，大致走過了3個階段。
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上世紀80年代，在通訊技術(shù)整體不發(fā)達時候，衛(wèi)星通訊希望以高軌衛(wèi)星的高覆蓋率優(yōu)勢，和地面通訊網(wǎng)絡(luò)競爭。著名的摩托羅拉“銥星”星座就是其中代表。
由于衛(wèi)星發(fā)射高昂的成本，以及地面通訊技術(shù)快速發(fā)展，高軌衛(wèi)星通訊在通信質(zhì)量、資費價格等方面全面落后。以2000年銥星公司破產(chǎn)為標志，全球通訊進入了地面通訊網(wǎng)絡(luò)為主，衛(wèi)星通訊作為補充的階段。
不過，經(jīng)歷十余年快速發(fā)展后，地面通訊技術(shù)已經(jīng)陷入瓶頸，從4G到5G并沒有什么革命性的突破。
與此同時，航天領(lǐng)域卻迎來了技術(shù)爆炸的時代。
首先是可回收火箭的出現(xiàn)。
2016年，當馬斯克宣布“獵鷹9號”發(fā)射價格為6200萬美元時，行業(yè)內(nèi)可謂是驚掉了下巴——按照“獵鷹9號”近地軌道載荷22.8噸算，平均每公斤載荷的單價只要2719美元。
而在此之前，以便宜著稱的中國“長征三號乙”火箭，載荷12噸，單次發(fā)射價格7000萬美元，每公斤載荷也要5833美元;
國際上更受歡迎的俄羅斯“聯(lián)盟號-FG”火箭，載荷6.9噸，單次發(fā)射價格5000萬美元，每公斤載荷達到7246美元;
歐洲國家使用的“阿麗亞娜5”火箭，載荷16噸，單次發(fā)射價格1.65億美元，每公斤載荷價格更是超過10000美元。
不僅如此，SpaceX在2019年推出了小衛(wèi)星“拼車”服務(wù)，為小衛(wèi)星運營商提供“200公斤SSO軌道100萬美元、超過200公斤按5000美元/公斤加價”的革命性低價，還在2021年1月24日第1次任務(wù)創(chuàng)造了“一箭143星”的記錄。
SpaceX的低成本給傳統(tǒng)航天勢力帶來了巨大壓力，尤其是曾經(jīng)在衛(wèi)星發(fā)射上賺得缽滿盆滿的俄羅斯航天局。
2020年4月，俄羅斯航天局局長德米特里·羅戈津(Dmitry Rogozin)炮轟SpaceX，稱其用“掠奪性定價”策略擾亂了太空發(fā)射市場，迫使俄羅斯降低太空發(fā)射服務(wù)價格。
最終，俄羅斯不得不降價30%，意圖奪回失去的市場。
另一項關(guān)鍵技術(shù)是衛(wèi)星小型化、模塊化技術(shù)的發(fā)展。
2006年，美國麻省理工大學提出“分離型航天器”的概念，這個概念的核心思想是把“衛(wèi)星的功能分散化、模塊化”，把原來1顆大衛(wèi)星的功能，分給多顆小衛(wèi)星。
這個概念最先吸引了美國軍方的關(guān)注，因為將衛(wèi)星功能分散化的理念，天然契合于反衛(wèi)星技術(shù)愈發(fā)成熟的現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境，能夠極大提高衛(wèi)星系統(tǒng)的生存能力。
在此基礎(chǔ)上，美國國防部很快制定“F6衛(wèi)星系統(tǒng)”計劃，將1顆大衛(wèi)星變成6顆小衛(wèi)星集群。
盡管F6衛(wèi)星系統(tǒng)沒能最終成型，但和眾多技術(shù)發(fā)展的軌跡一樣，軍用研究最終在民用領(lǐng)域開花結(jié)果。在一系列研究和實踐過程中，人們開始逐漸發(fā)現(xiàn)小衛(wèi)星的巨大應用價值。
傳統(tǒng)的大衛(wèi)星作為單一復雜系統(tǒng)，不僅“把雞蛋放在一個籃子里”，而且還要大量增加冗余和備份設(shè)計，導致成本昂貴。一顆衛(wèi)星動輒幾十萬個零件，單星價格高達幾千萬甚至上億美元。
而小衛(wèi)星通過集成化、模塊化的設(shè)計，零件數(shù)量更少，設(shè)計復雜度更低，理論上單星價格可以做到百萬美元以內(nèi)。
體積和重量越小，也意味著一枚火箭可以搭載的衛(wèi)星越多，節(jié)省了衛(wèi)星組網(wǎng)的大量成本，讓全球覆蓋、價格便宜的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具備大規(guī)模商業(yè)化的可能性。
以上2個方面的發(fā)展，使得衛(wèi)星低成本、大批量發(fā)射成為可能，也讓一種全新形態(tài)的衛(wèi)星通訊方案登上舞臺。
由于地球是圓的，而電磁波是直線傳播，其覆蓋范圍會被地球曲率限制。要想覆蓋的范圍越大，就必須在越高的位置。
在衛(wèi)星部署成本還十分高昂的年代，為了能讓少量衛(wèi)星實現(xiàn)對全球的覆蓋，像銥星之類的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)都選擇較高的地球靜止軌道。但軌道越高，離地球越遠，信號傳輸延遲就越高，靜止地球軌道通信衛(wèi)星的延遲可能高達500-800毫秒。
在衛(wèi)星成本降下來后，在低軌道用大量衛(wèi)星提高覆蓋率，成為新的選擇。新時代的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，就變成如今以低軌衛(wèi)星通訊技術(shù)為核心的新系統(tǒng)。
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除此之外，地面通訊系統(tǒng)的諸多新技術(shù)——例如頻率更高的Ka頻段甚至V頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，以及多點波束和頻率復用等——也被應用在衛(wèi)星通訊上，使得單顆衛(wèi)星的功能密度也在迅速提升，通訊能力極大提高。
也正是由于小衛(wèi)星設(shè)計制造更容易，因此新技術(shù)的應用愈發(fā)快速——即使在天上壞了也不要緊，小衛(wèi)星補網(wǎng)替換相對大衛(wèi)星代價小得多。
由于地面通信骨干網(wǎng)存在固有的缺陷，只能覆蓋了約20%的陸地面積，衛(wèi)星通訊的概念又重新被提及。于是就有了現(xiàn)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。
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一超多強 當前的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，SpaceX“一家獨大”的格局逐漸成型。
不過，最先提出衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)概念的并非SpaceX，而是一家叫做WorldVu的公司，也就是現(xiàn)在SpaceX最知名的競爭對手——OneWeb的前身。
事實上，馬斯克曾經(jīng)是WorldVu最早的一批投資人之一，但由于技術(shù)理念存在分歧，他中途退出了WorldVu，轉(zhuǎn)而提出了自己的“星鏈”衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃。
結(jié)果，“星鏈”大獲成功，OneWeb卻由于低估了衛(wèi)星制造和發(fā)射的難度，導致單星成本大大超出預期，業(yè)務(wù)推進得磕磕絆絆。2020年初，新冠疫情引發(fā)的美國金融市場動蕩，給了這家一直依賴融資輸血的明星公司致命一擊。
2020年3月，OneWeb申請破產(chǎn)保護。
不過，當年7月，OneWeb完成債務(wù)重組后，獲得英國政府和印度電信集團的注資。2021年，他們又引入歐洲通信衛(wèi)星公司(ETCMY.EU)、日本軟銀集團、韓國韓華集團等強援，搖身一變，又成了SpaceX的最大競爭對手之一。
且不論雙方后續(xù)發(fā)展如何，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，將整個衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)帶進了繁榮時期。
從全球衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量來看，2012-2020年，全球衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量呈上升趨勢。
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2020年，全球衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量為1203顆，相比2019年增長了279.50%。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，2021年全球發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量再增加到1336顆。
而這1336顆新衛(wèi)星中，光是“星鏈”衛(wèi)星就占了783顆。截至2021年末，“星鏈”衛(wèi)星的總數(shù)達到1944顆。相比之下，第2的OneWeb衛(wèi)星總數(shù)只有358顆，并且到2022年底才能完成第一階段648顆衛(wèi)星的部署目標。
這意味著，在2022年，“星鏈”的領(lǐng)先優(yōu)勢還要拉大。
上周五，一枚使用12手芯一級火箭的“獵鷹9號”火箭搭載53顆衛(wèi)星發(fā)射升空，順利完成第44次“星鏈”專屬發(fā)射，將“星鏈”衛(wèi)星總數(shù)增加到了2494顆。
按照這個速度，這個上半年，“星鏈”衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量就能超過OneWeb整個第一階段的計劃。
根據(jù)馬斯克的規(guī)劃，SpaceX最終將制造一個由42000顆衛(wèi)星組成的壯觀通訊網(wǎng)絡(luò)。
除了上述2家公司，這個行業(yè)的明星參與者還包括后來入局的亞馬遜。
亞馬遜的Kuiper此前計劃發(fā)射3236顆近地軌道衛(wèi)星，投資超100億美元，但其目前一顆衛(wèi)星都還未發(fā)射。亞馬遜表示計劃2022年第4季發(fā)射2顆“原型”(prototype)衛(wèi)星到近地軌道。
其他的參與者還包括加拿大衛(wèi)星通信公司Telesat、三星、波音以及俄羅斯等國的通訊公司。
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中國計劃 目前，我國也正在有序推進衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
就在馬斯克推出星鏈計劃次年的2015年，中國航天科技和中國航天科工也分別提出了自己的低軌通信項目——“鴻雁”星座系統(tǒng)和“虹云工程”。
其中，“鴻雁星座”是由中國航天科技集團計劃建設(shè)的全球低軌衛(wèi)星移動通信與空間互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)計劃由300顆低軌小衛(wèi)星及全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心組成。
“虹云工程”是由中國航天科工集團牽頭研制的低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)，計劃發(fā)射156顆衛(wèi)星，致力于構(gòu)建一個星載寬帶全球移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
另外還有中國航天科工牽頭的低軌窄帶通信衛(wèi)星星座 “行云工程”，目標是在2023年前后建成由80顆低軌通信衛(wèi)星組成的覆蓋全球的天基物聯(lián)網(wǎng)星座。
從目前國內(nèi)已發(fā)布的衛(wèi)星星座項目來看，衛(wèi)星發(fā)射將集中在2022-2025年。
2020年，我國將“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”納入新基建，據(jù)央視新聞援引專家觀點稱，預計到2030年，中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場總體規(guī)�？蛇_到千億元級別。
2021年3月，我國 “十四五規(guī)劃和2035遠景目標”再次明確提出了要建設(shè)高速泛在、天地一體、集成互聯(lián)、安全高效的信息基礎(chǔ)設(shè)施。
多地在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域開始積極布局。目前華北、中南和華東地區(qū)領(lǐng)跑國內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，而西南、西北和東北地區(qū)則在產(chǎn)業(yè)鏈重點環(huán)節(jié)建設(shè)方面形成了鮮明特色。
國外衛(wèi)星通信建設(shè)先行一步，我國奮起直追，制定一系列政策，促進了國內(nèi)航天產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展，為衛(wèi)星通信行業(yè)的發(fā)展注入了新的力量，相信通信衛(wèi)星行業(yè)將進入發(fā)展的快車道。
前瞻網(wǎng) | 
發(fā)表于 2022-5-17 10:24:36
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