馬斯克的星鏈計劃

2020-11-13 石雲升

所謂的「星鏈計劃」,就是打算在地球周圍布置12000顆衛星,從而打造一個覆蓋全球的網絡系統,為世界上每個人提供高速網際網路服務。

從19年5月24到現在,一共發行了700多顆衛星。可以說,這不是說說而已,是玩真的。馬斯克的目標是憑藉衛星技術,在不受地面設施限制的情況下,為世界上每一個人提供高速網際網路服務。

很多人以為他可以替代5G,其實並不是。

星鏈的不足點

一、傳輸速度不足5G

如果是服務同樣多的人數,星鏈的速度只有5G的千分之一。因為網絡速度是跟基站有關,星鏈的衛星就相當於5G的基站。以12000個數量來說,是沒辦法為所有人提供高速上網服務的。

二、可持續性很差

衛星是有壽命的,現在每顆衛星的壽命是5年。也就是說,在發射的過程中,還要回收舊的衛星。到最後每個月替換的衛星都要200顆,而2020年,每個月平均發射65顆。

三、行動裝置沒法和衛星直連

需要購買一個專門天線才能享受網絡服務,而且目前每月的網絡費用是80美元。而且這裡還有個坑,就是星鏈用的信號頻率是20Ghz,這與5G是有衝突的,可能會造成相互幹擾,如果無法避免幹擾,大部分國家都還是會選擇5G。也就是不讓人隨意安裝天線。

四、製造大量太空垃圾

1984年,「挑戰者號」太空梭曾經在地外480公裡高的軌道上安放了一個靶子。靶子的大小和公共汽車差不多,表面是鋁合金的薄片。它的任務就是檢測一下,在這個高度上,太空垃圾對衛星的影響有多嚴重。結果在6年時間裡,它一共遭到大約百萬次太空垃圾的撞擊,其中有3.2萬次大撞擊,把它撞出了肉眼可見的明顯凹陷。這樣算起來,1984-1990年間太空的狀況就是,一輛公共汽車大小的目標平均兩個小時被撞一次。

為什麼會受到這麼頻繁的撞擊呢?

最主要的太空垃圾威脅,是那些大撞擊後解體的小碎片。

我們剛剛提到的那個實驗,是1990年完成的。那時候,軌道垃圾遠沒有現在多。而「星鏈計劃」中,每年都有2000多顆報廢衛星。雖然按規定,它們會在9年內墜落到南太平洋一個指定的衛星墳場,但誰能保證這麼多衛星沒有失控的呢?歐洲航天局在2017年就給出過一個統計,一共19顆壽終正寢的衛星,只有16顆按指定計劃進入了墳場軌道。也就是說,剩下的3顆繼續在太空飄蕩,變成了太空垃圾。

所以,「星鏈計劃」很可能會製造大量的太空垃圾。而它的衛星數量那麼多,所以它本身也會是太空垃圾最大的受害者。

有什麼應對不足的方案嗎?

一、傳輸速度不足5G

「星鏈」最初的目標是為世界上每個人提供網際網路服務,但後來馬斯克也修正了這個說法。他說,「星鏈」主要是為那些幾乎不可能鋪設網絡的地方的人提供服務。比如在大海中航行、沙漠中徒步,或者非洲很多落後國家,根本沒有能力建設全國性網絡,這時候用「星鏈」就是最合適的。只要不是服務所有人,傳輸速度問題就解決了。

二、可持續性很差

衛星的壽命短時間內科技沒辦法提升,但可以想辦法降低衛星的製造和發射成本,提升每個月的發射數量。

三、行動裝置沒法和衛星直連

這可能也是個無奈之舉,10年內不會有改動。因為馬斯克肯定沒法說服各大手機廠商,在手機裡裝一個衛星信號接收器。這個配件不但貴,還體積巨大,沒法整合在今天這麼輕薄的手機裡。更重要的是,做出來也不一定有多少人用。因此,一個額外的天線這個方案,10年內不會有變化。

四、製造大量太空垃圾

一方面,為了降低太空垃圾,所以只能降低衛星的高度。這樣一來,即便不做任何操作,報廢衛星也會在三五年之內自行墜毀,太空垃圾的問題就緩和了很多。另一方面開發自動防碰撞系統,可以偵測到和自己接近的碎片或者其他物體。這樣一來,和太空垃圾發生碰撞的可能性就大大降低。

問題還是存在,那星鏈計劃到底會不會成功呢?

這就都看我們如何定義成功。以及星鏈有什麼優勢?

星鏈有其特有的優勢

一、傳輸延遲小

這裡說的延遲小,指的是通信距離超過4000公裡後,它的總延遲小。而在金融電子交易中,交易處理時間比競爭對手慢5ms,將損失1%的利潤;慢10ms,損失就會擴大到10%。通過縮短交易延遲,收取投行們巨額的服務費,也許將是「星鏈」網際網路服務的主要收入來源。

二、頻譜資源+軌道資源

有些資源並不是看得見摸得著的,比如頻譜資源。按現在的管理方式,企業先向本國電信部門申請,如果沒有衝突,電信部門再向國際電信聯盟申請。國際電信聯盟一看,也沒有衝突,這段頻率就登記給企業使用了。

從前的太空,除了地球同步軌道以外,其他區域並不擁擠。但「星鏈」出現後,衛星軌道申報量大得驚人,它每次都會申報一千多條。按照目前先到先得的原則,1000公裡以下的軌道資源很可能在幾年之後大部分都成為「星鏈」一家的「天產」。

而且,這種申報並不是衛星上天后才能獲批,只要申報後7年內衛星上天,並且正常工作90天以上,就算徹底佔有。所以,只要紙面工作做到極限,資源就已經佔上了。據說,「星鏈」今後還可能從1.2萬顆衛星擴展到4.2萬顆。很難想像,到時候在低軌道上,還會有多少空餘資源留給下一個大規模衛星項目。

至於「佔上了以後,提供網際網路服務不賺錢」這些疑問,並不是最關鍵的。因為技術的進步,一定會帶來成本的巨幅下降。

三:軍事用途

退一步說,即便上面兩個優勢都沒有把握住,「星鏈」還有第三個優勢,就是被美軍接盤。

這樣的先例就發生在「銥星計劃」上。本來,「銥星計劃」在1999年已經還不上15億美元的貸款了,但破產後重組,它還是被美國國防部收購了。軍事用途和商業用途最大的不同就是對價格不敏感。

「星鏈」的速度比美軍當前使用的衛星通訊速度快了100倍,這是一個加強版的「銥星」。而且,由於低軌道衛星足夠多,美軍可以研發如何讓這些衛星幹擾遠程飛彈。

但「星鏈」每年光維持費用就近百億美元,這個體量很大,美國國防部能不能承擔呢?

在美國國防部2021年的預算中,除了傳統的飛彈防禦系統的支出之外,還有兩項——一項是提高飛彈防禦能力,79億美元;另一項是投資外太空安全,180億美元。「星鏈」和它們的契合度都很高。所以,如果「星鏈」在運營上出了問題,美軍全盤接下來也不是沒有可能。

未來預測

最後,我們來總結一下:

對於「星鏈計劃」能不能成功,如果設置一個標準,認為持續盈利就算成功,我們需要看幾個關鍵指標——

第一,「星鏈」什麼時候可以達到每月發射200顆衛星。如果達到了,甚至造出了低軌道運載能力超過100噸的火箭,可持續性問題就算解決了。

第二,「星鏈」的實際用戶什麼時候可以達到500萬。按每月收費80美元算,500萬用戶大約就有50億美元的年收入。在這個體量的用戶基礎上,大客戶的規模已經形成,比如交易所、豪華遊輪、民航飛機、科學考察,他們再貢獻50億美元。這樣,僅靠網際網路服務就做到了一年收入100億美元。100億美元就基本實現了收支平衡,這項計劃就可以持續。當然,這一步是最難的。

不過即使經營不善,「星鏈」也可能在軍方的部分資金支持下,萎縮成只提供通信和飛彈攔截功能的軍方版本。

資料參考

《卓克·科技參考》

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