馬斯克的星鏈會是下一個「銥星計劃」嗎?

2020-08-27 科學眼觀

前幾天,馬斯克在社交媒體上發布的一條推文中說,「正在通過『星鏈』衛星發送這條推文」。2分鐘後,他發推文表示,「哇,成功了」。星鏈計劃再次成為輿論熱點。

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2015年1月,馬斯克宣布了SpaceX的衛星網際網路服務的計劃。

SpaceX計劃將約1.2萬顆通信衛星發射到軌道,其中1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道,這一項目被命名為「星鏈」(Starlink),是新一代衛星網絡,預計從2020年開始工作,在全球範圍內提供更好、更快、更低成本的網際網路服務,特別是為那些無法連接到網際網路的人們提供可靠而低價的服務。

2018年2月22日,Space X發射星鏈的首批測試衛星, 2019年5月23日,Space X利用「獵鷹9」運載火箭成功將「星鏈」首批60顆衛星送入軌道,邁出該公司構建全球衛星網際網路的重要一步。

讓網際網路無遠弗屆令人激動,此外,星鏈帶來的一個與以往不同的含義是,由於網際網路基礎線路投資巨大,往往掌握在本國政府手裡,是以中心化、組織化的形態運行與管理的,是可控的硬體網絡。

但是,星鏈的出現,第一次使得通訊網絡掌握在了大公司手中。從這個意義上看,星鏈的社會含義非常豐富,有著改變全球社會生態的力量。

不過,星鏈從一開始就伴隨爭議與質疑。

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首批60顆衛星升空後,澳大利亞凱恩斯出現不明飛行物、荷蘭萊頓夜空中出現一串光點、美國西雅圖閃爍怪異的光芒,星鏈可能會永久改變我們的星空。對普通人來說,星空的些許改變,影響並不大,但對天文學界則完全不同。

國際天文學界一直對數量龐大的網際網路衛星可能會汙染星空,影響天文學觀測表示擔憂。大城市的光汙染,天文臺還可以躲到沙漠、荒野中去,但12000顆衛星很難躲開。2019年6月8日,美國天文學會發表聲明稱,其正在評估相關影響,希望各方共同努力,正確評估風險並確定適當的緩解措施。

另一個風險是,衛星多了,就可能撞在一起。2019年9月2日,歐航局「風神」氣象衛星與 「星鏈44」衛星險些碰撞,歐洲航天局採取緊急變軌操作,才避免了一場可能發生的「太空交通事故」。

其實,對人類來說,仰望天空終究是比不過眼前的利益的,只要星鏈足夠好,帶來的利益足夠多,那麼,仰望天空的損失,是無法壓倒星鏈的。

但是,即便在商業角度,星鏈也未必是可行的。

談到星鏈的時候,有一個被頻頻提起的場景是:非洲一些地方,在有了星鏈之後,人們就可以方便地上網,但真實的情況是,他們需要花錢才能給手機充電,他們需要的是一個中心化的供電系統,而如果這個系統建成了,光纖可能是更廉價高效的選擇。

星鏈的主要目標市場,主要還是美國,用來解決美國人口密度低的地區的網際網路接入。星鏈衛星並不能直接與手機通訊,而是需要星鏈的轉發站。美國人口只有幾萬的小鎮,鎮上建立幾個通訊基站,然後這些基站連接到星鏈的轉發站,再連結上星鏈衛星,這樣就不用在小城鎮之間鋪設長距離的光纖了。

此外,在美國廣袤的農村地區,很多農場主家庭方圓幾公裡都無人家,星鏈也可以滿足他們的上網需求,只需一個星鏈基站就可以接入衛星。此外,美國航空業發達,飛機上的網絡需求,也可以通過星鏈解決。

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但問題是,成本能做到足夠低,能產生利潤嗎?

衛星通訊,帶寬始終不能和光纖比,對於高清視頻直播,視頻電話等應用,仍然有不足之處。低軌衛星需要保持軌道,進行姿態調整(轉發器的微波拋物面天線以及太陽能極板需要時刻調整);衛星通訊還會受到太陽風的影響。

在這些因素的影響下,星鏈的可靠性和高帶寬能力是不如光纖和微波站接力的。此外,12000顆衛星的長期維護,也需要投入成本。所以,從性價比,可靠性,可維護性等等,星鏈項目還存在很大的風險,相比微波中繼+光纖的解決方案,並不見得更有競爭力。

所以,星鏈很容易讓人想到銥星公司。

說起來,銥星公司可以說是上個世紀的事了。曾經雄心勃勃銥星公司,計劃通過發射77顆圍繞地球的衛星,建立全球衛星通訊系統,覆蓋地球98%以上的陸地,用戶無論身在非洲沙漠還是大洋中的島嶼上都可以打電話。

因為77顆衛星的數目剛好是銥原子的原子數,故而被命名為Iridium銥星公司。從1996年開始試驗發射,到1998年5月,布星任務全部完成,銥星系統正式開啟了全球通信業務。

銥星也有一系列超前的優勢,其衛星軌道低,傳輸速度快,信息損耗小,通信質量大大提高,銥星手機可直接與衛星通訊,不需要使用地面接收站。但是,銥星的劣勢也是明顯的。銥星電話無法在建築物內使用,而且非常昂貴,終端衛星電話體積大,信號質量也不理想,這限制了其使用的場景,競爭不過蓬勃興起的大哥大與其他GSM網絡行動電話,客戶不足。

銥星通訊服務於1998年11月1日開始,不到一年,在1999年8月13日就進入破產保護程序了。此後主要服務於美國國防部,以及航海人員、航空人員、石化工業的海上鑽井平臺、科學家等。

▲當地時間2019年1月11日,搭載10顆第二代銥星系統(Iridium Next)衛星的「獵鷹9」號運載火箭從美國加利福尼亞州范登堡空軍基地發射升空。

不過,銥星並未徹底死掉。2017年,Space X公司為銥星公司發射了10顆二代衛星,補充其衛星網絡。所以,銥星的需求還在,類似的,上網需求仍然是有的,但正如前面所說,星鏈計劃的盈虧平衡點,在財務上對風險的抗擾動能力,仍然有待市場驗證。

實際上,同樣的覆蓋低密度地區,Google和Facebook都有過類似的嘗試,不過他們選擇用熱氣球、無人機等工具將設備送上高空,在成本和需突破的技術瓶頸上,都比星鏈項目要低的多。

當前,許多公司都在申請推出類似的低軌道衛星上網服務,除了SpaceX,還有非盈利組織Outernet、拿到了大量投資的OneWeb以及我們的中國航天科工集團。

其中Space X提出要發射4000多顆衛星,Outernet提出要發射700顆左右的衛星,OneWeb也提出要發射上千顆衛星。此外,還有波音、ViaSat、Telesat、Audacy、Karousel LLC、Space Norway、Theia Holdings和LeoSat等,也在這個領域蓄勢待發。

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但是,一片欣欣向榮,萬馬奔騰,逐鹿中原的盛景,並不能證明低軌衛星網際網路的可行性。

衛星在運行中必須佔據某個軌道位置,比如位於赤道上空的對地靜止軌道,SpaceX想要放置衛星的近地軌道,還有更遙遠的中軌道等等。此外,可供人類應用的電磁波頻譜,也是有限的。這兩種資源都有排他性。

這些資源的分配,都是採用先到先得機制。所以,在誰也不知道未來到底如何的情況下,花一點小小的資源跟進對手的方向,佔住資源,就是一個理性的選擇。

而且,這很可能是一個技術幻景下的資本遊戲。某種程度上,星鏈與馬斯克的其他生意一樣,有相似的特徵。

不管是特斯拉、space X,還是星鏈、人腦接口,這些生意,需要馬斯克更像一個技術極客。這種仰望星空、星辰大海的生意,很受人敬仰,特別是在有實體技術崇拜、輕人而重技術的中國,馬斯克更是比其他企業家高一個身位。

▲埃隆·馬斯克

但這些技術多多少有些玄乎。不管是在探索太空,還是人工智慧、腦機接口方面,這些領域的主流專家,都沒有馬斯克那麼狂熱、激進。全球太空事業之所以在上世紀70年代之後停滯了,就是因為沒有實際用處。

至於超越人的人工智慧,只要聊聊老祖宗定下的標準——圖靈實驗,就能把天聊死,因為差得太遠。至於腦機接口、上傳意識,目前人類對大腦產生智能、意識的機制,可以說是一無所知。

回顧人類的仿生史,都是先搞懂原理才能超越——沒有空氣動力學,沒有流體力學,是不可能有現代飛機、潛艇的。在沒有搞清楚原理的情況下,談全面超越,就是忽悠。

馬斯克應該是明白這一點的,所以,他需要激進的極客形象,而這些生意,某種程度上,都是面向政府與投資人的——特斯拉有很多政府補貼,space X,星鏈需要大量的風險投資。但實際上,不管是特斯拉、space X還是星鏈模式,都還未最終跑通,成敗未定。

不過,考慮到星鏈極其豐富的場景與社會含義,星鏈的資本遊戲,很可能不難找到那些意在生意之外的最終買家。比如,星鏈可以賣給伊朗的通訊營運商。

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