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機械社區

標題: 一年發射全球一半衛星，中國離“星鏈”還有多遠？ [打印本頁]

作者: Insigne 時間: 2022-5-17 10:24
標題: 一年發射全球一半衛星，中國離“星鏈”還有多遠？

曾幾何時，馬斯克信誓旦旦聲稱要推出的“星鏈”衛星互聯網，還被不少人當作笑話。

被視為“人類工業皇冠”的航天工程，未來會像公共汽車一樣，廉價地周期性發射，將同樣被視為高精尖科技產品的衛星，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，這個曾經難以想象的事物，正穩穩地走進現實之中。

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，這個數字是1萬——也就是1年時間翻了25倍。雖然還不能說這個產業進入了高速發展期，但儼然已經是起勢狀態。

近期發生在爭議熱點地區的事情，也帶上了一絲特別的意味。

據美國《外交政策》報道，“星鏈”服務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，衛星互聯網的優勢在這個過程中體現得淋漓盡致。

在傳統通訊網絡被摧毀的情況下，“星鏈”成了烏克蘭的“信息生命線”，醫院、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境下，“星鏈”服務也得到了驗證。

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”代表的衛星互聯網，已經是面向未來不可忽視的技術。

而其在俄烏沖突中的靈光閃現，似乎也意味著這個領域也開始了又一場競爭。

起起落落

衛星通訊發展至今，大致走過了3個階段。

上世紀80年代，在通訊技術整體不發達時候，衛星通訊希望以高軌衛星的高覆蓋率優勢，和地面通訊網絡競爭。著名的摩托羅拉“銥星”星座就是其中代表。

由于衛星發射高昂的成本，以及地面通訊技術快速發展，高軌衛星通訊在通信質量、資費價格等方面全面落后。以2000年銥星公司破產為標志，全球通訊進入了地面通訊網絡為主，衛星通訊作為補充的階段。

不過，經歷十余年快速發展后，地面通訊技術已經陷入瓶頸，從4G到5G并沒有什么革命性的突破。

與此同時，航天領域卻迎來了技術爆炸的時代。

首先是可回收火箭的出現。

2016年，當馬斯克宣布“獵鷹9號”發射價格為6200萬美元時，行業內可謂是驚掉了下巴——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“聯盟號-FG”火箭，載荷6.9噸，單次發射價格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年推出了小衛星“拼車”服務，為小衛星運營商提供“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次任務創造了“一箭143星”的記錄。

SpaceX的低成本給傳統航天勢力帶來了巨大壓力，尤其是曾經在衛星發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”策略擾亂了太空發射市場，迫使俄羅斯降低太空發射服務價格。

最終，俄羅斯不得不降價30%，意圖奪回失去的市場。

另一項關鍵技術是衛星小型化、模塊化技術的發展。

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“衛星的功能分散化、模塊化”，把原來1顆大衛星的功能，分給多顆小衛星。

這個概念最先吸引了美國軍方的關注，因為將衛星功能分散化的理念，天然契合于反衛星技術愈發成熟的現代戰爭環境，能夠極大提高衛星系統的生存能力。

在此基礎上，美國國防部很快制定“F6衛星系統”計劃，將1顆大衛星變成6顆小衛星集群。

盡管F6衛星系統沒能最終成型，但和眾多技術發展的軌跡一樣，軍用研究最終在民用領域開花結果。在一系列研究和實踐過程中，人們開始逐漸發現小衛星的巨大應用價值。

傳統的大衛星作為單一復雜系統，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計，導致成本昂貴。一顆衛星動輒幾十萬個零件，單星價格高達幾千萬甚至上億美元。

而小衛星通過集成化、模塊化的設計，零件數量更少，設計復雜度更低，理論上單星價格可以做到百萬美元以內。

體積和重量越小，也意味著一枚火箭可以搭載的衛星越多，節省了衛星組網的大量成本，讓全球覆蓋、價格便宜的衛星互聯網具備大規模商業化的可能性。

以上2個方面的發展，使得衛星低成本、大批量發射成為可能，也讓一種全新形態的衛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。

在衛星部署成本還十分高昂的年代，為了能讓少量衛星實現對全球的覆蓋，像銥星之類的衛星通訊系統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星的延遲可能高達500-800毫秒。

在衛星成本降下來后，在低軌道用大量衛星提高覆蓋率，成為新的選擇。新時代的衛星互聯網，就變成如今以低軌衛星通訊技術為核心的新系統。

除此之外，地面通訊系統的諸多新技術——例如頻率更高的Ka頻段甚至V頻段轉發器，以及多點波束和頻率復用等——也被應用在衛星通訊上，使得單顆衛星的功能密度也在迅速提升，通訊能力極大提高。

也正是由于小衛星設計制造更容易，因此新技術的應用愈發快速——即使在天上壞了也不要緊，小衛星補網替換相對大衛星代價小得多。

由于地面通信骨干網存在固有的缺陷，只能覆蓋了約20%的陸地面積，衛星通訊的概念又重新被提及。于是就有了現在衛星互聯網。

一超多強

當前的衛星互聯網產業中，SpaceX“一家獨大”的格局逐漸成型。

不過，最先提出衛星互聯網概念的并非SpaceX，而是一家叫做WorldVu的公司，也就是現在SpaceX最知名的競爭對手——OneWeb的前身。

事實上，馬斯克曾經是WorldVu最早的一批投資人之一，但由于技術理念存在分歧，他中途退出了WorldVu，轉而提出了自己的“星鏈”衛星互聯網計劃。

結果，“星鏈”大獲成功，OneWeb卻由于低估了衛星制造和發射的難度，導致單星成本大大超出預期，業務推進得磕磕絆絆。2020年初，新冠疫情引發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申請破產保護。

不過，當年7月，OneWeb完成債務重組后，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。

且不論雙方后續發展如何，衛星互聯網的建設，將整個衛星產業帶進了繁榮時期。

從全球衛星發射數量來看，2012-2020年，全球衛星發射數量呈上升趨勢。

2020年，全球衛星發射數量為1203顆，相比2019年增長了279.50%。根據最新數據，2021年全球發射衛星數量再增加到1336顆。

而這1336顆新衛星中，光是“星鏈”衛星就占了783顆。截至2021年末，“星鏈”衛星的總數達到1944顆。相比之下，第2的OneWeb衛星總數只有358顆，并且到2022年底才能完成第一階段648顆衛星的部署目標。

這意味著，在2022年，“星鏈”的領先優勢還要拉大。

上周五，一枚使用12手芯一級火箭的“獵鷹9號”火箭搭載53顆衛星發射升空，順利完成第44次“星鏈”專屬發射，將“星鏈”衛星總數增加到了2494顆。

按照這個速度，這個上半年，“星鏈”衛星的發射數量就能超過OneWeb整個第一階段的計劃。

根據馬斯克的規劃，SpaceX最終將制造一個由42000顆衛星組成的壯觀通訊網絡。

除了上述2家公司，這個行業的明星參與者還包括后來入局的亞馬遜。

亞馬遜的Kuiper此前計劃發射3236顆近地軌道衛星，投資超100億美元，但其目前一顆衛星都還未發射。亞馬遜表示計劃2022年第4季發射2顆“原型”(prototype)衛星到近地軌道。

其他的參與者還包括加拿大衛星通信公司Telesat、三星、波音以及俄羅斯等國的通訊公司。

中國計劃

目前，我國也正在有序推進衛星互聯網建設。

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的全球低軌衛星移動通信與空間互聯網系統，系統計劃由300顆低軌小衛星及全球數據業務處理中心組成。

“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星系統，計劃發射156顆衛星，致力于構建一個星載寬帶全球移動互聯網絡。

另外還有中國航天科工牽頭的低軌窄帶通信衛星星座 “行云工程”，目標是在2023年前后建成由80顆低軌通信衛星組成的覆蓋全球的天基物聯網星座。

從目前國內已發布的衛星星座項目來看，衛星發射將集中在2022-2025年。

2020年，我國將“衛星互聯網”納入新基建，據央視新聞援引專家觀點稱，預計到2030年，中國衛星互聯網市場總體規模可達到千億元級別。

2021年3月，我國 “十四五規劃和2035遠景目標”再次明確提出了要建設高速泛在、天地一體、集成互聯、安全高效的信息基礎設施。

多地在衛星互聯網產業領域開始積極布局。目前華北、中南和華東地區領跑國內衛星互聯網產業發展，而西南、西北和東北地區則在產業鏈重點環節建設方面形成了鮮明特色。

國外衛星通信建設先行一步，我國奮起直追，制定一系列政策，促進了國內航天產業的商業化發展，為衛星通信行業的發展注入了新的力量，相信通信衛星行業將進入發展的快車道。

前瞻網

作者: hxglty 時間: 2022-5-17 10:46
等馬斯卡的手機出來，不知道我們的墻怎么擋

作者: 小表哥 時間: 2022-5-17 10:51
星鏈互聯網只是一個目的。星鏈的衛星都是低軌道衛星，間諜衛星也是低軌道衛星。

作者: 廣州粵研鐘彥華 時間: 2022-5-17 11:05

hxglty 發表于 2022-5-17 10:46
等馬斯卡的手機出來，不知道我們的墻怎么擋

像禁毒一樣禁止你使用，用了株連九族

作者: 810031936 時間: 2022-5-17 12:41
到時候大家就一起芭比Q唄，不然還能咋辦.....有一個大膽想法但我不敢用文字表達出來......我怕吃L飯

作者: 大白小白 時間: 2022-5-17 16:45
“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“衛星的功能分散化、模塊化”，把原來1顆大衛星的功能，分給多顆小衛星。”

這種分布式、模塊化的想法，很適合自動化行業。

作者: 大白小白 時間: 2022-5-17 16:47

810031936 發表于 2022-5-17 12:41
到時候大家就一起芭比Q唄，不然還能咋辦.....有一個大膽想法但我不敢用文字表達出來......我怕吃L飯

你放心大膽說，
也不是啥人都有資格吃這碗飯。

都得看水平，看技術含量。
含量厚，吃個夠；

含量薄，吃不著。

作者: 大白小白 時間: 2022-5-17 16:48

hxglty 發表于 2022-5-17 10:46
等馬斯卡的手機出來，不知道我們的墻怎么擋

還有小馬的人形機器人。

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