SpaceX包裹整個地球的星鏈計劃進展如何？

星鏈任務。

圖片來源：NASA太空飛行（NASASpaceflight）

北京時間6月4日上午9:25，SpaceX又發射了一批星鏈（Starlink）網際網路衛星，讓我們頭頂上的星鏈衛星總數達到了482，向SpaceX的1584顆衛星部署目標又邁進了一步。而這還只是瘋狂衛星部署的第一步，接下來SpaceX將構建包含4400顆衛星的Ku/ Ka波段網絡。

星鏈衛星部署得如何了？

加上6月4日的這次發射，SpaceX已經成功執行了7次星鏈v1.0任務，每次打包發射60顆衛星，加上最開始的2顆測試衛星和v0.9任務中的60顆衛星，目前為止SpaceX總共發射了482顆星鏈衛星。

其中有少數衛星在軌道上遇到了問題，到目前為止，有3顆正在積極地脫離軌道，SpaceX在提交聯邦通信委員會（Federal CommunicationsCommission，FCC）的文件中指出，另外還有6顆在開始升入軌道後出現了推進問題。因此，前6次v1.0任務的360顆星鏈衛星中，只有大約350顆功能性衛星能為客戶提供服務，並非所有的衛星都已經到達了相應的運行位置。

對於現階段而言，每批發射的60顆衛星都將填充三個不同的平面，每個平面上部署20顆衛星，平面與赤道間的夾角為20度。一旦360顆衛星最終能以18個平面的形式部署到位，SpaceX就應該能夠在美國北部對衛星系統進行連續測試。

一顆衛星從發射直至到達相應的運行位置，大約需要花上四個月的時間，因此，SpaceX似乎決定通過6月4日這第7批60顆衛星的發射，來稍稍加速我們頭頂上第18個衛星平面的填充過程。

在接下來的幾年裡，後續的星鏈衛星發射將在現有的衛星平面之間創建更多的平面，直到平面的數量達到72，平面間的夾角變成5度。

這張動圖顯示了自2020年1月1日以來，星鏈衛星運行到相應軌道平面的部署情況。

圖片來源：本·克拉多克（Ben Craddock）/NASA太空飛行

在最近接受《航空周刊》（Aviation Week）的採訪時，SpaceX總裁格溫妮·肖特韋爾（GwynneShotwell）表示，他們計劃在今年開始對衛星網絡進行beta測試，並希望在公開推廣星鏈衛星服務之前完成大約14批衛星發射。這一計劃可使星鏈服務最早於2021年初開始啟動，具體取決於接下來星鏈任務的發射速度。

在國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）最近的一份文件中，SpaceX制定了一項非常激進的星鏈衛星部署計劃表，在5月至9月這4個月的時間內要進行13次發射。但目前而言，鑑於某些阻礙因素的影響，例如天氣、射程協調、助推器恢復操作以及助推器整修，計劃的發射節奏受到了影響，相應的發射間隔可能會有所增加。

由於上述原因，計劃表中的首次發射，也就是北京時間6月4日在佛羅裡達州這次發射已經推遲了近一個月。不論這些發射最終要花費的時間有多長，肖特韋爾女士的評論都表明，SpaceX認為衛星生產不會成為近期部署的限制因素。

發射計劃表中有一個有趣的特徵，那就是在如此瘋狂密集發射之後的4個月裡，將只會有一次後續發射，再之後的發射頻率則是每月2次，最終完成衛星星座最初的1584顆衛星部署目標。在部署過程中的「短暫休息」期間，SpaceX可以選擇對發射的衛星進行改動，例如添加此前提到過的星間光鏈路（Optical Inter-Satellite Links，OISLs），星間光鏈路將於2020年晚些時候首次亮相。

地面組件：網關和用戶終端

現在，SpaceX已經在美國申請了一共27個Ka頻段網關（地面站），過去6周申請的新網關所處的位置包括阿拉斯加、加利福尼亞州、佛羅裡達州、密西根州、北達科他州（2個），俄克拉荷馬州和德克薩斯州。目前尚不清楚阿拉斯加北海岸的網關將如何進行使用，SpaceX可能會在更具挑戰性的地區搶先建立網關。

如果SpaceX能夠獲得相應的運營許可，新建的網關還可以覆蓋加拿大南部和墨西哥北部的大部分地區。加拿大通信管理局網站上的最新通知顯示，SpaceX已開始在加拿大尋求建設網關的許可了。

SpaceX向聯邦通信委員會提交的Ka波段網關站的位置。

地圖來源：NASA太空飛行的論壇成員休米（Hummy）

交互式谷歌地圖訪問地址：https://www.google.com/maps/d/u/0/viewer?mid=1H1x8jZs8vfjy60TvKgpbYs_grargieVw&ll=40.47443654110696%2C-94.52841471875001&z=5

在接受《航空周刊》的採訪時，SpaceX執行長埃隆·馬斯克（Elon Musk）說，星鏈所面臨的最大挑戰不是衛星製造，而是如何降低用戶終端的成本，包括終端安裝以及5-10年使用的支持。馬斯克說，SpaceX可能要花費幾年的時間才能解決這些問題。這與大多數記者、分析師和衛星行業高管關於近地軌道衛星星座（Low Earth orbit Satellite Constellations）的說法相吻合。

現有的相位陣列天線（phased array antennas）價格非常高昂，難以用於為個體家庭提供服務。新的衛星星座如果要為普通消費者提供服務，用戶終端必須價格低廉、易於使用。SpaceX正在努力開發一種19英寸相位陣列用戶終端，馬斯克將其描述為「類似於小棍上的UFO」（a UFO on a stick）。

2020年6月2日，Tape Ark的執行長蓋·福爾摩斯（Guy Holmes）發表了一次演講，他一直在探索星鏈衛星的用途，希望能藉此幫助勘探石油和天然氣。演講中用到的演示文稿是在星鏈銷售工程師傑米·哈登（Jamie Hadden）的幫助下編寫的，哈登最初計劃參與這一項目。

福爾摩斯說，相位陣列用戶終端的星鏈性能預計將達到100兆比特每秒（Mbps）的向下傳輸速度，和40 Mbps的向上傳輸速度，像研究船（調查船）這樣的用戶如果可以使用雙拋物面天線跟蹤衛星，那麼相應的傳輸速度就可能達到1千兆比特每秒（Gbps）左右。2019年的時候，哈登曾向內布拉斯加州農村寬帶工作組（Nebraska Rural Broadband Task Force）提交過一份文件，其中提到的傳輸速率正是100 / 40Mbps。福爾摩斯還提到了SpaceX的一項由50名工程師團隊參與的測試，測試中工程師給他們的家庭成員試用了用戶終端，並讓他們連接到了星鏈網絡。

星鏈星座在未來有什麼計劃？

完成最初部署之後，SpaceX將繼續構建由4400顆衛星組成的Ku / Ka波段星座的餘下衛星，下一步可能從增加更高緯度的軌道衛星平面開始。SpaceX還擁有聯邦通信委員會批准的另一個星座計劃，涉及的衛星數量大約為7000顆，位置處於較低的近地軌道，這些衛星將以V波段頻率進行通信。（V波段頻率也可能在後續被添加到原始的4400衛星中。）

在過去的兩個月中，SpaceX已請求對現有計劃的4400衛星星座進行修改，除此之外還申請了更大的第二代衛星星座。

上圖是一張衛星的軌道平面可視化圖像，左邊表示的是初始包含了1584顆衛星的星鏈計劃部署情況，右邊表示的是完整的4408顆衛星Ku / Ka波段衛星星座。

圖片設計：託馬斯·麥克勞克林（Thomas McLaughlin）/ NASA太空飛行

2020年4月17日，SpaceX向聯邦通信委員會提交了星鏈衛星星座布局的進一步修改請求。在2018年的修改版中，SpaceX降低了初始衛星網絡的整體高度，而現在，SpaceX則希望可以將餘下的Ku / Ka波段衛星從先前1100至1300千米的高度降低到540至570 千米的新高度；除此之外，SpaceX還要求更改這些衛星軌道平面的傾斜角度和結構。

為了能給更高緯度的區域提供服務，SpaceX當前的許可包括多個衛星組，它們的傾斜度分別為70、74和81度，新的許可申請希望能再加一個傾斜角度為70度的衛星組，並增加一個97.6度傾角的新衛星組。對於那些發射進入太陽同步軌道（Sun-synchronous orbit，SSO）軌道運行的衛星，傾斜角97.6度、海拔560 千米的這組新衛星將能提供發射共享機會。

為了提高極地服務的覆蓋範圍，SpaceX還申請允許高傾角衛星與高緯度網關之間的通信能以與地平線高出5度的小角度進行，而低緯度的最小角度則為25度。

2020年5月26日，SpaceX向美國聯邦通信委員會提交了第二代衛星星座的申請，第二代星座最多可容納30000顆星鏈衛星，這些衛星的通信頻率將為Ku、Ka和E波段。在新的星際飛船（Starship）運載火箭可投入使用，且SpaceX擁有大量的衛星系統客戶之前，發射如此大數量的衛星將是不切實際的，但是這種預先計劃的好處在於，如果SpaceX未來希望進行其他的衛星部署擴展，他們將能非常容易地推進下去。在這個時候提交申請，是為了在聯邦通信委員會的截止日期之前協調某些頻率的新衛星申請，而不一定意味著SpaceX就會立即採取相應的發射部署行動。

早期的星鏈衛星現在怎麼樣了？

在星鏈計劃的早期，SpaceX曾用開發版本的衛星進行了兩次測試發射。第一次測試中發射了兩顆Tintin衛星，這兩顆衛星在設計上與當前的星鏈衛星幾乎沒有什麼相似的地方，但對於檢查各個子系統的性能卻十分有用。Tintin A和Tintin B號衛星目前正處於脫離軌道的過程中。

第二次測試發射包含了60顆星鏈v0.9衛星，它們測試了新衛星的發射航線和部署方法，但在結構上缺少部分通信負載。

目前還不清楚該用什麼方法將這些測試衛星用作星座的一部分，而且在最近向國際電信聯盟提交的文件中，SpaceX也還沒有將它們列為星鏈衛星星座的一部分。最近，這些測試衛星已經開始降低它們的軌道了。

參考來源：

https://www.nasaspaceflight.com/2020/06/evaluating-spacexs-starlink-push/