美國SpaceX已部署近600顆「星鏈」衛星 卻存在五大局限

2020年8月9日，美國SpaceX公司宣布已經成功發射並部署了第十批「星鏈」衛星。到目前為止，通過10次發射， Spacex已經實現成功部署總共595顆「星鏈」衛星（其中2顆失效），成為全球最大的商業衛星網絡擁有者，據估計將在2020年末期為美國和加拿大客戶提供在軌應用服務，2021年再將服務區域擴大到全球其他地區。星鏈計劃作為低軌衛星星座，最終目標是形成一個低成本、全覆蓋的天基全球通訊系統，也計劃向科研組織和軍方提供衛星服務。

「星鏈」計劃的本質

「星鏈」計劃的本質其實就是低軌通信星座，其概念其實已經提出多年。摩託羅拉在上世紀90年代就提出了近地軌道衛星組建無線通信網絡的概念，提出了「銥星計劃」，原計劃由77顆衛星（實際為66顆）構建，共耗資超過50億美元，可提供全球範圍內的電話通信業務然而由於當時地面2G網絡已經逐漸發展成熟，用戶數量與日俱增，相比之下銥星計劃的總用戶數剛剛超過5萬，遠遠少於盈虧平衡所需的60多萬用戶，嚴重入不敷出，最終在1999年8月宣告破產，後來被美國國防部接手。

60顆一組的「星鏈」衛星

從衛星的原理和功能上，星鏈計劃和銥星計劃其實相差不大，兩者的區別在於：一是，銥星為用戶提供語音通信這類「窄帶」服務，而「星鏈」專門為用戶提供上網連接服務這類「寬帶」服務；二是，「星鏈」計劃的衛星數量更多，量產成本更低，獵鷹9號火箭重複使用發射成本更低。

「星鏈」計劃的局性

正是由於「星鏈」計劃本身作為低軌道通信星座的本質，決定了「星鏈」計劃會有很多應用限制，具體如下：

一是，便攜手機無法直連。由於「星鏈」衛星工作在Ka、Ku和V波段，與日常手機上的WIFI不是一個頻段，因此「星鏈」無法實現手機直連，需要有專門的接收終端，且無法集成到目前的便攜手機中，這是日常使用上一個巨大的限制。馬斯克更早時候就曾坦言，地面人員在使用「星鏈」的專用路由器後才能成功享用「星鏈」WIFI功能。

二是，室內無法直接使用。由於衛星通訊信號無法穿透鋼筋水泥等建築物，甚至下雨時雨水也會隔斷信號，因此衛星電話在室內不能正常接收到衛星信號，這是日常使用上另一個巨大的限制，必須通過外接專門的衛星天線將信號引入室內，天線尺寸約0.48米，安裝在屋頂或屋外，並需要對準開闊的天空

三是，通信時延仍不夠低。由於「星鏈」衛星是軌道高度340km～1300km的低軌衛星，距離地面更近，信號傳輸的時延可達到15ms～20ms，與有線網際網路水平相當，雖然比軌道高度6000km的地球同步衛星的250ms時延已經小了一個數量級，但還是遠高於地基5G無線通信的1ms時延，對於無人駕駛等對時延要求苛刻的應用場景無法應用，可以與5G網絡實現互補，實現萬物互聯和全球覆蓋。

SpaceX利用「獵鷹9號」火箭進行「星鏈」衛星的發射

四是，高速通信用戶數量受限。「星鏈」單顆衛星的設計帶寬大小為17～20Gbps，42000顆衛星全部部署完成後總帶寬就是84萬Gbps，若按5G入門標準上網速度1Gbps計算，僅能同時供84萬用戶使用，若降到4G標準的100Mbps，能同時供84萬用戶使用；這就意味著僅能提供給全球部分或高端用戶使用，無法成為全球範圍內的大眾化通信網絡。

五是，融資壓力和盈利挑戰巨大。從成本角度來看，「星鏈」計劃總共發射的數量巨大，一顆衛星的成本約100萬美元，42000顆衛星光造價就是420億美元，按理想情況獵鷹9號火箭重複使用10次，單次發射成本為1000萬美元，700次發射費用約70億美元，再加上部署後的維修，以及定期的擴張網絡與更換衛星，保守估計整個「星鏈」計劃的研製、部署和維持需要耗資高達1000～2000億美元以上，Spacex是否能夠融到足夠資金支持這樣的高成本投入是一個疑問。在需要投入如此巨額的費用的情況下，如何盈利又成為一個問題，如上面分析，星鏈有各種應用限制，註定無法成為全球普羅大眾日常使用的通信網絡，主要用戶群仍然是有特殊通信需求的少數用戶的美國軍方。前車之鑑就擺在眼前， OneWeb成立之初就成為馬斯克最有力的競爭對手，也是通過衛星組網的方式實現天地無線通信，但在發射74顆衛星、創始以來逛花30多億美元後，帳面上依然未有盈利，再加上疫情影響新的融資無望，今年三月份已宣布破產，原計劃的650顆衛星發射計劃也被擱淺。

路漫漫其修遠兮，儘管「星鏈」計劃在如火如荼的進展之中，但我們不得不看到「星鏈」計劃仍有不少限制，發展過程也存在很多挑戰。我國也該正視低軌道網際網路衛星星座計劃的優勢和局限，加快部署適應我國發展需要的低軌道通信星座，在與強國的新一輪信息網絡技術競爭中迎頭趕上。

(作者 張洪禮)

（來源：環球網）