SpaceX公司的Starlink太空雷射器首次在軌測試成功

2020-09-07 科技聊齋


SpaceX的Starlink衛星「太空雷射器」在軌道上的首次測試成功，這是向「2.0版」星座升級的重要一步。

簡單地說，這些「雷射器」是一種具有極高帶寬上限的光學(光基)通信形式，能夠提供遠距離大量數據的無線高速傳輸。在SpaceX公司過去16個月發射的715顆星鏈衛星中，大約650顆是 1.0版的網際網路衛星，用於在星座早期階段為有限的客戶群體服務。在SpaceX公司9月3日宣布這一消息之前，人們認為這些衛星都沒有包含雷射互連，但現在我們知道，兩顆可能是在8月發射的「星鏈-9」或「星鏈-10」的一部分的衛星已經在軌道上成功地進行了雷射互聯測試。

自從執行長埃隆·馬斯克(Elon Musk)在2015年初首次透露SpaceX在衛星網際網路方面的雄心以來，該公司的計劃就包括在該公司需要發射的數千顆衛星的部分或全部之間實現某種形式的互聯。雖然功能性低地球軌道(LEO)衛星網絡星座在本質上並不需要具備這種功能。但衛星連接也有一些好處，它增加了衛星的的複雜性，降低了成本。

與沒有雷射互連的類似網絡相比，雷射互連最大的優點是可以大大降低連接延遲(ping)。通過將網絡的大量工作轉移到軌道上，在互連衛星網絡上傳輸的數據在理論上需要更少的路由即能到達終端用戶，從物理上縮短了數據的傳輸距離。光速(每秒300000千米)雖然很快，但如果我們想在地球兩極間傳輸數據,即便用最好的光纖，也無法避免延遲。

在沒有互連的情況下，Starlink和它的網際網路星座更像是個人用戶和固定地面站之間的中間人，然後將這些用戶連接到網際網路的其餘部分。在這種情況下，星座的性能本質上是通過地球現有的網際網路基礎設施過濾的，因此有必要在相對靠近網絡用戶的地方安裝地面站。如果一顆沒有互連的衛星可以「看到」客戶(並因此與客戶通信)，但不能「看到」同一軌道有利位置的地面站，那麼它就無法將這些通信與網際網路的其餘部分連接起來。

這不是什麼引人注目的事。正如SpaceX的早期Starlink星座已經通過beta測試者證明的那樣，該網絡已經能夠為個人用戶提供每秒100兆位(Mbps)的帶寬，其延遲時間大致相當於一般的有線連接。其結果是:網際網路服務與現有的光纖服務基本相同。為了充分實現LEO網際網路星座比光纖更好的潛力，因此，高性能雷射互連是必要的。


Starlink 1.0版衛星

使用雷射互連，連接丟失情況幾乎是不可能的。如果一顆活躍的衛星發現自己在為客戶提供服務時沒有地面站，它就會用雷射將這些數據包發送到另一顆衛星上，而這顆衛星可以立即訪問地面站。更好的一步是，經過充分的優化，用戶通信可以通過雷射在距離用戶及其通信目的地最近的地面站之間來迴路由。在真空中沿直線自由浮動的衛星通信網絡中，除了一條直接、直線的光纖線路之外，沒有任何東西能與由此產生的延遲和路由效率相競爭。

​互連鏈路提供了最後一個顯著的好處：通過縮短等待時間，互連網絡將可以通過將距離地面站較遠的用戶的連接通過其他衛星路由到最近的地面站，從而為更大的地理區域提供服務。

SpaceX完全互連的Starlink 2.0版星座的目標是將等待時間降低至8毫秒，並希望將單個連接的帶寬上限提高到千兆或更高。一旦Starlink v2.0衛星設計完成並在軌道上進行成功測試，SpaceX可能會結束v1.0的生產和發射，進入從v0.9到v1.0之後的第二階段迭代。


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