2020-04-27 21:05:35
文/陈根
据外媒4月23日消息，当地时周三，美国太空探索技术公司SpaceX在美国国家航空航天局（NASA）的肯尼迪航天中心成功发射第七批“星链”（Starlink）互联网卫星。
通过此次发射，SpaceX成功将60颗“星链”卫星送入近地轨道，使得入轨卫星总数达到420颗。如果包括2018年发射的两颗原型卫星，入轨卫星总数则达到422颗。
SpaceX首席执行官（CEO）埃隆·马斯克（Elon Musk）曾表示，该公司只需要大约400颗卫星就能提供“初步运营能力”，然后需要800颗卫星才能将其提升到“重大运营能力”。这意味着，在这次发射之后，SpaceX将拥有马斯克所说的启动“星链”网络所需的最低数量的卫星。
那么，时下热门的马斯克星链到底是什么项目？前六批“星链”在哪？从地面互联到天地共建，正在发展的5G将要被颠覆吗？SpeaceX的下一步计划是什么？中国商业航天产业链又将面临什么挑战？
神秘星链
通过卫星上网其实并不是新鲜事，人类实现卫星上网至少有四五十年了，但是这种技术目前主要还是应用在军事或者特殊领域，比如海事卫星等。
传统卫星公司也尝试通过这一方法，来使那些没有光纤连接的偏远地区联网，但因为费用昂贵，更针对企业客户。目前，全球仍有57%人口（42亿）未接入互联网，如果这些人都可以通过星链廉价上网，这将是巨大的市场增量。
传统卫星互联网非常昂贵，并且延迟很长。这是因为传统卫星离地球很远，他们处于地球的静止轨道上运行（36000公里），太远的距离增加了网络的总延迟。
想要解开星链的神秘面纱还要从美国的太空探索技术公司SpaceX说起，SpaceX成立于2002年，由特斯拉创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）创建。
SpaceX成立之初的目标就是，把航天发射的成本降到美国政府经营所需费用的十分之一，以及将太空运送物资和人员的风险也同步减少至以往的十分之一。
SpaceX开发了可部分重复使用的猎鹰1号和猎鹰9号运载火箭，且同时开发Dragon系列的航天器以通过猎鹰9号发射到轨道。SpaceX主要设计、测试和制造内部的部件，如Merlin、Kestrel和Draco火箭发动机。
2008年SpaceX获得美国国家航天航空局NASA正式合同。2012年10月，SpaceX龙飞船将货物送到国际空间站，开启私营航天的新时代。
星链，就是SpaceX的一个项目， 2015年1月，马斯克宣布SpaceX计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络，12000颗卫星，什么概念？是人类有史以来发射的卫星总和的3倍。其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道，并从2020年开始工作。
2018年3月，猎鹰九号火箭在一次常规发射任务中搭载了2颗小卫星——“丁丁-a”和“丁丁-b”，它们是SpaceX星链（Starlink）计划的试验星，并开展对地通信测试。
2019年5月23日，美国太空探索技术公司利用猎鹰9号运载火箭成功将“星链”首批60颗卫星送入轨道。当然，在计划的最初怀疑马斯克的人不在少数，毕竟把这么多卫星送上太空，还搭着火箭，这“运费”怎么也不会是个小数目，但马斯克不愧是马斯克，不仅解决了火箭打造、升空等国家性挑战，更实现了可回收，把火箭运输成本，大大大大降低。值得一提的是，这是第一次，实用版星链计划卫星的首次发射，第一次一口气一箭六十星。
2019年11月11日，美国太空探索技术公司用一枚猎鹰9号火箭将第二批60颗“星链”卫星送入太空。
2020年1月6日，美国太空探索技术公司用一枚猎鹰9号火箭将第三批60颗“星链”卫星送入太空。
2020年1月29日，猎鹰9号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。发射约1小时后，第四批60颗“星链”卫星被送至地球上空290千米处。
2020年2月17日，美国太空探索技术公司用一枚猎鹰9号火箭将第五批60颗“星链”卫星送入太空。
2020年4月22日，美国太空探索技术公司用一枚“猎鹰9”火箭将“星链”计划第7批60颗卫星送入太空，也就是上周。
天地共建
第7批卫星成功送入太空引起了网络的热议，这意味着达到了马斯克的“初步运营能力”，一旦星链计划打通，上网费用、上网速度，都会实现大幅改善。
上网费用能降低多少？还不知道。但作为替代光纤的方案，在价格、成本方面优势明显。上网速度也能大幅提升，信号如果走星链的卫星，就会多出一段上下行的延迟，而走地面光缆的速度，大概是真空光通讯的2/3。
按照设想，可以实现1Gbps，是目前平均网速的180倍，而5G的网速仅在808Mbps。
SpaceX公司的星链计划与传统的地球同步轨道上部署少量大卫星的方案不同。
为了能够尽量减少时间延迟，同时降低对单一卫星的功率的要求，SpaceX公司的星链计划采用了不同的方案：用轨道高度在1000多公里近地轨道卫星代替轨道高度为35786公里的地球同步轨道卫星。
如此说来，卫星与地面的距离近了很多，电磁波以光速从地球同步轨道传输到地面，需要119.29毫秒，而从1000多公里的近地轨道传输到地面，则仅需3.3毫秒，为同步轨道的36分之一。
这个地球上，有78亿人之多，而还有整整42亿人不能接触到互联网，享受不到人类文明近几年来发展带来的便利。究其原因，是某些地区人口不够稠密，或者本身就是小岛，各大运营商从商业利益的角度考虑，是不会给他们铺设光纤或者海底电缆的。
而低轨星座，天生就是向着覆盖全球的目标努力的，甚至自入轨之后，就不会受地球表面的地形地貌的限制。无论是险峻高山还是茫茫大漠，无论是大城市还是小海岛，都能够享受到天基互联网的好处。
在第7批一箭60星发射之后，按计划还会有更多次的一箭60星发射。马斯克敢玩这么大，也是因为卫星互联回报率太大。
根据《华尔街日报》：如果一切按照SpaceX计划，预计到2025年该服务的用户将超过4000万，当年收入就会达到300亿美元，星链计划将会成为SpcaceX公司最有盈利能力的项目。
中国版星链迫在眉睫
从技术的角度，SpaceX星链计划无疑是伟大的，但在这个地球上，有些事情依旧复杂，我们在其中奋力拼搏，有时候互相协助，有时候互相竞争。
相比于原来的地球静止轨道，星链所在的近地轨道，轨道资源更加“紧张”。
卫星的轨道、频段是一种战略资源，它是有限的，而且有优劣之分，不同频段传播损耗不同。国际上，卫星频率和轨道资源主要是“先占先得”的抢占方式，因此发达国家率先发射卫星，优先使用，优质轨道和频率颇为拥挤。
但地球静止轨道有一个重要特点，卫星是以单颗存在的。当一颗卫星10-15年的寿命结束，就会抬高200多公里，进入一个“坟墓轨道”，原来的位置就让出来了。然后再按照“按需分配”的原则，分配给那些有需要的国家，所以后发国家不要紧，大不了多等10年。
但低轨卫星的不同点在于，它是成千上万颗小卫星组成的网络，不会一次性寿命终止。当一小部分卫星损坏或寿命结束，会发射新卫星补网，而不是把整个轨道资源让出来。这就是“先占永得”，后发国家将十分被动。
有关文件显示，SpaceX在1.2万颗的基础上，还准备增加3万颗，总共规划数量变成了4.2万颗。这意味着留给后发国家的空间越来越狭小，轨道资源将成为一个重要门槛。
对于中国来说，这个局又该怎么破？
2018 年，我国在轨卫星总数 280 颗，其中商业卫星有 30 颗，绝大多数卫星为遥感、导航、科研等类型，通信卫星数量较少。2018 年 12 月，我国首张国产卫星移动通信终端入网牌照发放，标志着我国卫星移动通信打破国外长期垄断，基本形成了完整产业链。
随着我国商业航天市场的逐步开放，卫星国家队和许多民营企业纷纷布局卫星互联网星座产业，将带动通信小卫星研制、火箭发射、卫星通信系统终端设备与软件应用市场爆发式发展。
从“先占永得”，后发国家将十分被动的战略角度来看，我国需要尽快、并且加快放开卫星行业的准入门槛。不论是从政策、监管、财政等层面需要尽快出台相关政策，盘活民间创新动力与力量来加速、加快补充星链建设。从目前的全球各国战略布局来看，我们对于资源与版图的扩展已经从陆地到海洋，并扩大到了太空资源的布局与控制。
