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SpaceX星链是乌克兰的制胜法宝吗?我们能用吗?


俄乌战场中出现了一个大众比较陌生的名词:星链。星链是啥?很多小伙伴一头雾水。20225 14 日消息,埃隆马斯克(Elon Musk)旗下太空公司SpaceX宣布,其卫星互联网服务“星链”现已覆盖全球四大洲,32 个国家可用。它的使用效果如何?如何计费?与俄乌战争啥关系?会成为全球通用你我都可以付费使用的系统吗?卫星通信是典型的无线通信方式,新竹科技与您一起来了解一下星链。

1、星链是什么?

星链(StarLink)计划是美国SpaceX公司(美国太空探索技术公司)一项雄心勃勃计划,旨在利用近地轨道卫星群提供覆盖全球的高速互联网接入服务。SpaceX公司背后是美国的NASA

   星链就是基于卫星的互联网接入系统,早在上个世纪,摩托罗拉就提出了这个卫星无线网概念。这个计划的目标,就是建立一个覆盖全球的天基互联网络,不过由于太超前而没有完全实现。

SpaceX计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络,其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道,并从2020年开始工作。后来该公司还准备再增加3万颗,使卫星总量达到约4.2万颗。

地球上不方便上网的地方太多了,例如我们去野外或乡村旅游,会经常遇到没有网络的情况。有人会说,“不会啊,没有手机信号的地方很少啊,不能开通宽带的乡村更少啊。”其实这是你生活在中国!试想,为一个偏远小山村拉光缆通宽带,再架设手机基站,花销可能是城市内建设基站、铺设光缆的数十甚至数百倍,但那里的用户消费能力差,运营商的投入可能几百年都收不回成本。中国电信运营商是国企,承担着“村村通”这种重要的社会责任,是不考虑投资回报的;而国外电信运营商很多是私企,资本可不会做赔本买卖。以上是题外话,事实上,直到今天,全世界仍有将近一半的人口用不上流畅的网络,亚非拉很多不发达国家除了核心城市,很多人都连不上网络,甚至连超级大国美国也有数千万人面临这样的尴尬。

考虑到全球无盲区、全天候与即插即用特性,一旦星链成功,随时随地天基无线网可能会使其背后的SpaceX公司成为全球****的电信运营商之一。所以,SpaceX做的可能就是赚钱的生意了。在接受采访的时候,马斯克曾经就胸有成竹地说,一旦星链部署完成,SpaceX公司将可以获得每年高达300亿美元的巨额收入。其实,考虑到巨大的市场需求,“钱景”甚至可能比他说得还要更加惊人。

一直以来,外界对星链计划的质疑声不断,现在马斯克吹的牛逼似乎又一次慢慢变成了现实。公开信息显示,截至202233日,马斯克的“星链”已经累计发射的低轨卫星数量超过2200颗,并且在美国部分地区已开始进行收费运营,马斯克的目标在2024年前后发射约1.2万颗卫星组网,为全球范围提供低成本互联网服务。

除了直接的经济效益,星链还有战略价值。想要提供流畅的网络,星链就要离地面足够近,所以它占据的主要是“低空轨道”。但是低空轨道并没有那么富裕,尤其这个星链项目要发射42000颗卫星,可想而知,它抢占的轨道资源。据说SpaceX曾估算,认为地球的低空轨道最多能容纳42000颗卫星。如果马斯克把42000颗星链卫星都送上太空,别国的低空卫星往哪里放?

如此大的卫星数量,已经对天文观测造成了严重的干扰,马斯克和星链已经成为了天体物理学家们的公敌。大量的“小而廉价”的低轨道卫星遍布全球近地轨道,对未来其他航天项目飞行器的安全构成威胁。201992日,欧洲航天局的“风神”气象卫星就差一点和“星链44”卫星碰撞,而SpaceX愣是岿然不动,欧洲方面紧急调整了卫星的位置,才避免被摧毁的命运。20217月和10月,中国空间站曾两次采取紧急避险措施,它躲避的正是SpaceX的星链卫星。当时,中国航天员正在太空执行任务,星链卫星的闯入可以说是对他们造成了致命的威胁!好在我国航天人及时预警,否则后果不堪设想。

还有一个,就是频段资源。频率资源就仿佛水和空气,一旦一个区域无线电频率被占用,其他人使用就会因相互干扰而不好用。由于距离、大气层等因素的限制,卫星和地面沟通的频段是非常有限的。能够通信的波段看似很多,其实优质的频段非常有限,而且其中80%都在冷战时期被航天强国──美国和苏联瓜分了。

2018年,美国前总统特朗普宣布美国退出《外层空间条约》。这意味着,美国人想要发射卫星,只需要跟他们自己的官方部门申请就可以,再也不用顾忌国际公约,这简直就是在明着抢资源。

2、星链长什么样?

星链卫星长啥样?资料不多,据说与航天卫星高昂的造价相比,星链卫星是小而廉价的。每颗星链卫星就是一块办公桌大小(约2.8*1.4米)的薄板,在进入太空轨道后会单侧展开太阳能板(约10米),看上去就像扬帆起航的小帆船。而星链一箭60星发射,就是在整流罩里分两列30层堆叠60颗卫星,发射到太空后再依次部署到位。

其实,用户更关心可能是卫星终端。一位外国网友分享了一组照片,揭示了星链终端机的庐山真面目。星链终端机看起来像一个架在长杆上的扁平圆盘状飞碟。

   马斯克曾表示,星链终端机配备了马达,可自主调整角度,对准星链卫星。用户只需将终端机接上电源,指向天空,即可连上星链卫星提供的高速网络。可以说是傻瓜式操作,非常简单便捷。

美国联邦通信委员会(FCC)批准SpaceX生产运营100万个星链终端机。SpaceX计划今年晚些时候开始在美国北部和加拿大部分地区提供互联网接入服务,并在2021年前实现全球覆盖。SpaceX已经提交了一份文件,申请在加拿大提供星链宽带互联网服务。

   星链由天基卫星,辅之以地面站可获得更好的服务能力。下面照片拍摄于美国威斯康星州梅里兰的一个小城,SpaceX貌似在这里建立了一个地面基站。

3、星链的发展状况与使用效果

近期,SpaceX 在推特上分享了一张截图,显示该服务可覆盖范围,其中欧洲、北美大部分地区、南美以及澳大利亚和新西兰的部分地区都是“可用地区”。而世界其他大部分地区,包括整个非洲大陆,预计将于 2023 年陆续被覆盖。与此同时,SpaceX 还表示用户终端的订单可“立即”发货,而此前顾客需要等待数月才能收到相关设备。

截止今年 4 月,星链互联网服务可用的国家数量达到32个。有媒体报道称,星链的大部分用户在北美,其余多分布在澳大利亚、新西兰和欧洲。

SpaceX 主要瞄准那些无法通过其他方式联网的偏远地区。截至 2021 年第四季度,该公司在美国的平均下载速度为 104.97Mbps,上传速度为 12.04Mbps,几乎达到了美国的固话网速。理论上,随着 SpaceX 增加更多的卫星和地面站,网速还会继续提升。

在今年 3 月份开始提价后,新的星链订单入门套件的预付价格为 599 美元,其中包括卫星天线、支架、电源以及 WiFi 路由器。每月互联网服务费为 110 美元,此前为 99 美元。用户现在还可以添加便携功能,让他们在旅行时携带工具包,每月额外收费 25 美元。

要接入星链服务,用户必须将终端设备对准大片开阔天空,与头顶上的卫星连接。这些卫星将信号传输到SpaceX设在地面上的各个地面站,而地面站则与现有的光纤基础设施相连。据报道,SpaceX星链服务在全球已拥有25万名用户。另外,SpaceX在今年年初推出了星链高级服务,相应用户购买终端设备的费用为2500美元,月租为500美元,能获得性能更好的卫星互联网服务。

SpaceX首次开始提供星链服务时,制造每套终端设备的成本约为3000美元,这意味着SpaceX一直在贴钱向客户销售终端设备。20214月,SpaceX称成功地降低了制造成本,每套终端设备的成本已经降到1300美元。

SpaceX公司还对整个星链系统进行了一番改进。自从202010月推出公测服务以来,星链团队已经将在轨卫星的数量增加了两倍,将地面站的数量增加了四倍,并对网络进行持续改进。

从无到有,短短几年时间就达到如今的规模,可以说,星链系统的发展非常迅速,而留给竞争者们的时间和空间都不多了。

4、星链与俄乌战争

星链看似是商业产品,实则和政治、军事方面都有着微妙的联系。因此,星链出了各种各样的问题,也从来看不到美国官方的谴责。关于星链的军事利用价值,想象空间非常之大。例如,有人测算,如果星链整体建成,可为美国阻挡350枚弹道导弹攻击。如果这是真的,美国就拥有了一个天基核导弹防护网。

具体到俄乌战争,与星链有啥关系呢?星链系统对战争这种需要应急、临时、移动通信的场景来说,正是其****的用武之地。所以说,星链是北约给乌克兰提供的军事装备中至关重要的一个环节,也是俄罗斯前期军事进展不顺的原因之一。

乌克兰利用无人机监测到俄罗斯坦克或军事目标的位置后(后从北约卫星等第三方渠道获得),把信息发回后方的指挥部,再分配各区域的作战分队埋伏突袭。收集信息到发回指挥部,再到下发作战指令的这一过程,就是通过星链系统的通信能力。可以说,星链系统和多个地面终端组成的高速卫星通信网络,是乌克兰维持军事通信的重要手段之一。

SpaceX与美国军方从2018年就开始合作,美国空军要求SpaceX利用星链开展军事服务演示验证;201910月,美国空军开始测试星链卫星的互联网加密服务;20223月,美空军宣布F-35战斗机进行了星链连通试验。

北京时间515日,美国太空探索技术公司SpaceX使用 B1073-1 号猎鹰九号火箭发射了53颗星链卫星,星链本来就是SpaceX的项目,预计在2024年之前能部署完成4.2万颗,也就是说,两年后在我们头顶上550千米的近地轨道,可能会围绕着一圈美国卫星组成的网络。

5、星链与6G

移动通信技术发展很快,第五代移动通信技术(5G)已经走进寻常百姓家,但5G远不是移动通信技术的终点,未来会有6G7G、直至NG等,6G国际标准虽然尚未正式确立,但把低轨道卫星通信纳入其中是很有可能的。新竹科技曾转发过一篇文章:6G发展趋势》,有兴趣的小伙伴可自行研究。

互联网不是法外之地,考虑到互联网接入服务在大多数国家都是需要审批的电信运营商生意,不是谁建设了或者技术先进就可以普及使用的,从这点上看,未来星链即使建成了,进入相应国家开展运营也必须经过所在国的审批授权。从巨大的经济利益和政治方面考虑,可能很多国家都不会批准外国的卫星宽带运营商在本国随意开展业务。

今年46日消息,法国最高行政法院做出裁决,撤销了此前SpaceX星链的两个无线电频率使用许可证,理由是该国电信监管机构做出了法律误判。而这将阻止SpaceX星链在法国开展业务。

也就是说,我们可能用不上SpaceX的星链服务,但我们可能会用上中国版的星链。

6、中国版星链在路上

低轨卫星互联网可谓大国重器,不论资金还是技术都存在门槛,只有少数国家能够玩得起、玩得好。

今年35日,我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将我国首次批量研制的六颗低轨宽带通信卫星——银河航天02批卫星成功送入预定轨道,此外,此次发射还同时搭载发射了一颗商业遥感卫星。

值得骄傲的是,此批卫星是由国内商业航天公司银河航天自主研发并批量制造的低轨宽带通信卫星,单星设计通信容量超过40Gbps,卫星平均重量约为190kg

银河航天方面称,六颗卫星将在轨与银河航天首发星共同组成我国首个低轨宽带通信试验星座,并构建星地融合5G试验网络“小蜘蛛网”,具备单次30分钟左右的不间断、低时延宽带通信服务能力,可用于我国低轨卫星互联网、天地一体网络等技术验证。此次成功发射验证了我国具备建设卫星互联网巨型星座所必须的卫星低成本、批量研制以及组网运营能力,对于推动我国商业低轨卫星通信遥感一体化技术发展具有积极意义。

520日晚间,我国在酒泉卫星发射中心以“一箭三星”的方式将三颗低轨道通信试验卫星送入到了预定的轨道上,而执行这次发射任务的运载火箭是我们的长征二号丙。有消息人士称,我们这次发射的低轨道通信试验卫星,也可以看成是中国版的“星链计划”。

“一箭多星”、小卫星的批量化生产以及成熟的火箭回收技术,是SpaceX星链计划的制胜法宝。国内商业航天领域,虽然以银河航天为代表的民营卫星公司近年来飞速进步,但在商业成熟度上仍存在明显短板,但其进步很快。该公司计划在未来数月,将发射约千颗带有5G基站的人造卫星。

随着民营与国营航天一起努力,中国版星链已经上路,随着产业生态成熟,中国版的“星链”也有望加速到来,真正无处不在的网络接入将成为可能。