陳根：從地面互聯到天地共建，中國星鏈在哪裡

文/陳根

據外媒4月23日消息，當地時周三，美國太空探索技術公司SpaceX在美國國家航空航天局（NASA）的甘迺迪航天中心成功發射第七批「星鏈」（Starlink）網際網路衛星。

通過此次發射，SpaceX成功將60顆「星鏈」衛星送入近地軌道，使得入軌衛星總數達到420顆。如果包括2018年發射的兩顆原型衛星，入軌衛星總數則達到422顆。

SpaceX執行長（CEO）埃隆·馬斯克（Elon Musk）曾表示，該公司只需要大約400顆衛星就能提供「初步運營能力」，然後需要800顆衛星才能將其提升到「重大運營能力」。這意味著，在這次發射之後，SpaceX將擁有馬斯克所說的啟動「星鏈」網絡所需的最低數量的衛星。

那麼，時下熱門的馬斯剋星鏈到底是什麼項目？前六批「星鏈」在哪？從地面互聯到天地共建，正在發展的5G將要被顛覆嗎？SpeaceX的下一步計劃是什麼？中國商業航天產業鏈又將面臨什麼挑戰？

神秘星鏈

通過衛星上網其實並不是新鮮事，人類實現衛星上網至少有四五十年了，但是這種技術目前主要還是應用在軍事或者特殊領域，比如海事衛星等。

傳統衛星公司也嘗試通過這一方法，來使那些沒有光纖連接的偏遠地區聯網，但因為費用昂貴，更針對企業客戶。目前，全球仍有57%人口（42億）未接入網際網路，如果這些人都可以通過星鏈廉價上網，這將是巨大的市場增量。

傳統衛星網際網路非常昂貴，並且延遲很長。這是因為傳統衛星離地球很遠，他們處於地球的靜止軌道上運行（36000公裡），太遠的距離增加了網絡的總延遲。

想要解開星鏈的神秘面紗還要從美國的太空探索技術公司SpaceX說起，SpaceX成立於2002年，由特斯拉創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）創建。 

SpaceX成立之初的目標就是，把航天發射的成本降到美國政府經營所需費用的十分之一，以及將太空運送物資和人員的風險也同步減少至以往的十分之一。

SpaceX開發了可部分重複使用的獵鷹1號和獵鷹9號運載火箭，且同時開發Dragon系列的太空飛行器以通過獵鷹9號發射到軌道。SpaceX主要設計、測試和製造內部的部件，如Merlin、Kestrel和Draco火箭發動機。

2008年SpaceX獲得美國國家航天航空局NASA正式合同。2012年10月，SpaceX龍飛船將貨物送到國際空間站，開啟私營航天的新時代。

星鏈，就是SpaceX的一個項目， 2015年1月，馬斯克宣布SpaceX計劃在2019年至2024年間在太空搭建由約1.2萬顆衛星組成的「星鏈」網絡，12000顆衛星，什麼概念？是人類有史以來發射的衛星總和的3倍。其中1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道，並從2020年開始工作。

2018年3月，獵鷹九號火箭在一次常規發射任務中搭載了2顆小衛星——「丁丁-a」和「丁丁-b」，它們是SpaceX星鏈（Starlink）計劃的試驗星，並開展對地通信測試。

2019年5月23日，美國太空探索技術公司利用獵鷹9號運載火箭成功將「星鏈」首批60顆衛星送入軌道。當然，在計劃的最初懷疑馬斯克的人不在少數，畢竟把這麼多衛星送上太空，還搭著火箭，這「運費」怎麼也不會是個小數目，但馬斯克不愧是馬斯克，不僅解決了火箭打造、升空等國家性挑戰，更實現了可回收，把火箭運輸成本，大大大大降低。值得一提的是，這是第一次，實用版星鏈計劃衛星的首次發射，第一次一口氣一箭六十星。

2019年11月11日，美國太空探索技術公司用一枚獵鷹9號火箭將第二批60顆「星鏈」衛星送入太空。

2020年1月6日，美國太空探索技術公司用一枚獵鷹9號火箭將第三批60顆「星鏈」衛星送入太空。

2020年1月29日，獵鷹9號火箭從佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地升空。發射約1小時後，第四批60顆「星鏈」衛星被送至地球上空290千米處。

2020年2月17日，美國太空探索技術公司用一枚獵鷹9號火箭將第五批60顆「星鏈」衛星送入太空。

2020年4月22日，美國太空探索技術公司用一枚「獵鷹9」火箭將「星鏈」計劃第7批60顆衛星送入太空，也就是上周。

天地共建

第7批衛星成功送入太空引起了網絡的熱議，這意味著達到了馬斯克的「初步運營能力」，一旦星鏈計劃打通，上網費用、上網速度，都會實現大幅改善。

上網費用能降低多少？還不知道。但作為替代光纖的方案，在價格、成本方面優勢明顯。上網速度也能大幅提升，信號如果走星鏈的衛星，就會多出一段上下行的延遲，而走地面光纜的速度，大概是真空光通訊的2/3。

按照設想，可以實現1Gbps，是目前平均網速的180倍，而5G的網速僅在808Mbps。

SpaceX公司的星鏈計劃與傳統的地球同步軌道上部署少量大衛星的方案不同。

為了能夠儘量減少時間延遲，同時降低對單一衛星的功率的要求，SpaceX公司的星鏈計劃採用了不同的方案：用軌道高度在1000多公裡近地軌道衛星代替軌道高度為35786公裡的地球同步軌道衛星。

如此說來，衛星與地面的距離近了很多，電磁波以光速從地球同步軌道傳輸到地面，需要119.29毫秒，而從1000多公裡的近地軌道傳輸到地面，則僅需3.3毫秒，為同步軌道的36分之一。

這個地球上，有78億人之多，而還有整整42億人不能接觸到網際網路，享受不到人類文明近幾年來發展帶來的便利。究其原因，是某些地區人口不夠稠密，或者本身就是小島，各大運營商從商業利益的角度考慮，是不會給他們鋪設光纖或者海底電纜的。

而低軌星座，天生就是向著覆蓋全球的目標努力的，甚至自入軌之後，就不會受地球表面的地形地貌的限制。無論是險峻高山還是茫茫大漠，無論是大城市還是小海島，都能夠享受到天基網際網路的好處。

在第7批一箭60星發射之後，按計劃還會有更多次的一箭60星發射。馬斯克敢玩這麼大，也是因為衛星互聯回報率太大。

根據《華爾街日報》：如果一切按照SpaceX計劃，預計到2025年該服務的用戶將超過4000萬，當年收入就會達到300億美元，星鏈計劃將會成為SpcaceX公司最有盈利能力的項目。

中國版星鏈迫在眉睫

從技術的角度，SpaceX星鏈計劃無疑是偉大的，但在這個地球上，有些事情依舊複雜，我們在其中奮力拼搏，有時候互相協助，有時候互相競爭。

相比於原來的地球靜止軌道，星鏈所在的近地軌道，軌道資源更加「緊張」。

衛星的軌道、頻段是一種戰略資源，它是有限的，而且有優劣之分，不同頻段傳播損耗不同。國際上，衛星頻率和軌道資源主要是「先佔先得」的搶佔方式，因此發達國家率先發射衛星，優先使用，優質軌道和頻率頗為擁擠。

但地球靜止軌道有一個重要特點，衛星是以單顆存在的。當一顆衛星10-15年的壽命結束，就會抬高200多公裡，進入一個「墳墓軌道」，原來的位置就讓出來了。然後再按照「按需分配」的原則，分配給那些有需要的國家，所以後發國家不要緊，大不了多等10年。 

但低軌衛星的不同點在於，它是成千上萬顆小衛星組成的網絡，不會一次性壽命終止。當一小部分衛星損壞或壽命結束，會發射新衛星補網，而不是把整個軌道資源讓出來。這就是「先佔永得」，後發國家將十分被動。

有關文件顯示，SpaceX在1.2萬顆的基礎上，還準備增加3萬顆，總共規劃數量變成了4.2萬顆。這意味著留給後發國家的空間越來越狹小，軌道資源將成為一個重要門檻。

對於中國來說，這個局又該怎麼破？

2018 年，我國在軌衛星總數 280 顆，其中商業衛星有 30 顆，絕大多數衛星為遙感、導航、科研等類型，通信衛星數量較少。2018 年 12 月，我國首張國產衛星移動通信終端入網牌照發放，標誌著我國衛星移動通信打破國外長期壟斷，基本形成了完整產業鏈。

隨著我國商業航天市場的逐步開放，衛星國家隊和許多民營企業紛紛布局衛星網際網路星座產業，將帶動通信小衛星研製、火箭發射、衛星通信系統終端設備與軟體應用市場爆發式發展。

從「先佔永得」，後發國家將十分被動的戰略角度來看，我國需要儘快、並且加快放開衛星行業的準入門檻。不論是從政策、監管、財政等層面需要儘快出臺相關政策，盤活民間創新動力與力量來加速、加快補充星鏈建設。從目前的全球各國戰略布局來看，我們對於資源與版圖的擴展已經從陸地到海洋，並擴大到了太空資源的布局與控制。

相比於馬斯克，我們目前的創新力還遠遠不夠，我們應堅持大力發展科技，發展中國版星鏈，加速建設才能趕上SpaceX的步伐。在可預見的未來，衛星網際網路將作為地面通信的補充，參與到6G網絡的整體建設中，商業應用與標準化進程還在加速，時代的風口即將到來。