為何要加速建設中國版“星鏈”，因為再不快資源就沒(méi)了

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）如今，人們已經(jīng)正式進(jìn)入到了信息時(shí)代，通信的便捷性讓全球距離都變小了，與此同時(shí)，也帶來(lái)了信息大爆炸。不過(guò)在信息時(shí)代的背后，衛星成為支持通信的重要一環(huán)。就在兩會(huì )期間，全國政協(xié)委員、北京航空航天大學(xué)教授張濤表示，要建設高中低軌衛星協(xié)同組網(wǎng)、天地網(wǎng)絡(luò )深度融合、空天地海一體化的網(wǎng)絡(luò )，盡快盡早布局中國版“星鏈”衛星互聯(lián)網(wǎng)。

圖源：央視網(wǎng)

為何要建設中國版“星鏈”，張濤也透露了原因，主要是需要中國在這場(chǎng)空間資源競爭和6G時(shí)代競賽中占據主動(dòng)。并且“星鏈”低軌衛星組網(wǎng)相對傳統高軌通信衛星有著(zhù)成本低、時(shí)延短、損耗小的優(yōu)勢，而其覆蓋范圍和建設效率遠遠大于地面5G通信基站。

“星鏈”計劃與有限的資源

所謂的“星鏈”計劃是馬斯克在2014年提出的，通過(guò)發(fā)射12000顆低軌通信衛星，組成一個(gè)覆蓋全球的衛星互聯(lián)網(wǎng)，號稱(chēng)可以媲美地面的5G通信基站，未來(lái)也有可能被當作6G通信的解決方案。

當時(shí)有許多人認為馬斯克在說(shuō)大話(huà)，但如今來(lái)看，馬斯克的SpaceX已經(jīng)累計發(fā)射了近2300顆“星鏈”衛星，他們在玩真的，并且如今保持著(zhù)每月發(fā)射1-2次，每次發(fā)射60顆左右，還將發(fā)射數量從原來(lái)的12000顆，提高至42000顆。

不僅是SpaceX，還有如美國亞馬遜“柯伊伯項目”、英國衛星通信公司的“OneWeb”、波音衛星、Viasat等許多歐美企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展低軌衛星組網(wǎng)的組局，不僅可以用來(lái)提供通信、氣象觀(guān)測等功能，還能為地面、海洋及空中提供導航與定位等服務(wù)。

甚至在近期的俄烏沖突中，這些低軌衛星發(fā)揮了重要的作用。烏克蘭大量通信設施遭到破壞后，SpaceX的星鏈服務(wù)幫助烏克蘭能夠照常使用寬帶服務(wù)，這也讓烏克蘭不至于與世界失去聯(lián)系。

顯然，這些衛星已經(jīng)開(kāi)始在方方面面中發(fā)揮了作用，并且對于中國而言，加速建設“星鏈”是有必要的。這里不僅是為了今后的6G時(shí)代做準備，更是因為地球衛星軌道資源有限且不可再生。

根據國際電信聯(lián)盟規定，衛星頻率及軌道使用權采用“先登先占”規則，即誰(shuí)先發(fā)射了衛星，那這條軌道就是誰(shuí)的。

同時(shí)，根據計算，以赤道同步軌道為例，同步軌道衛星最多不會(huì )超過(guò)120個(gè)，每隔三度一顆，再多的話(huà)可能會(huì )產(chǎn)生太空的交通事故。2021年7月份與10月份，SpaceX的星鏈衛星險些與我國空間站相撞，而在2020年10月，SpaceX也與Oneweb的一顆衛星險些碰撞，這些事件都已經(jīng)表明太空軌道資源已經(jīng)很緊張了。

據權威估計，地球近地軌道可容納約6萬(wàn)顆衛星，到了2029年，地球近地軌道預計將部署總計約57000顆低軌衛星。在SpaceX、亞馬遜等企業(yè)的計劃下，這一進(jìn)度將大大提前。

中國的衛星計劃

中國也看到了這個(gè)太空互聯(lián)網(wǎng)的重要性，在2016年，中國便已經(jīng)有意建設自己的衛星通信網(wǎng)絡(luò )，并發(fā)起了鴻雁星座虹云工程、天啟一號等多個(gè)衛星星座計劃。

2020年4月，衛星互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò )基礎設施的代表之一，首次被納入新基建信息基礎設施的范疇，標志著(zhù)衛星互聯(lián)網(wǎng)建設已經(jīng)上升為國家戰略性工程。目前，國內已經(jīng)有超過(guò)1.5萬(wàn)家經(jīng)營(yíng)范圍包含“衛星、航天”的相關(guān)企業(yè)。

到了2021年3月份，國家“十四五規劃和2035遠景目標”中再次明確提出要“打造全球覆蓋、高效運行的通信、導航、遙感空間基礎設施體系”。

到了近期，西昌衛星火箭發(fā)射中心開(kāi)了個(gè)好頭，長(cháng)征二號丙運載火箭將7顆衛星采用一箭多星的方式成功將其送到了太空的指定位置，而這些衛星除了有一顆商業(yè)衛星外，其余都是通信衛星，意味著(zhù)我國在衛星通信領(lǐng)域中又邁進(jìn)了一大步。

這一技術(shù)的突破，也讓中國成為全球第四個(gè)掌握一箭多星火箭衛星技術(shù)的國家，其余六顆通信衛星也將完成多星聯(lián)網(wǎng)、通信遙感一體化的工作，建成國內首個(gè)低軌寬帶通信試驗星座，地面通信設施與衛星通信技術(shù)融合初步成型。

同時(shí)，就在前幾天，長(cháng)征八號遙二火箭在文昌順利升空，這艘火箭也創(chuàng )下了中國航天“一箭多星”的最高紀錄，達到了同一艘火箭搭載22顆衛星。此前電子發(fā)燒友也曾報道過(guò)其中一顆完全由學(xué)生為主導制造的衛星，便是搭乘這艘火箭升入太空。

盡管中國的衛星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應用雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭較好，當前已經(jīng)擁有高通量衛星資源總容量達到了70Gbps以上，可以在航空、海事、應急、能源、生態(tài)環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域提供服務(wù)。

具體在作用上，比如軍事上，野外訓練作戰時(shí)，如果能夠連接星鏈衛星網(wǎng)絡(luò )，那么就能實(shí)現在全球任意地點(diǎn)都可以自由通訊，在情報實(shí)時(shí)共享上更快一步。

還有在救災上，比如在此前河南抗災時(shí)，國內觸動(dòng)了“翼龍-2H”無(wú)人機作為空中基站幫助受災地區恢復公網(wǎng)通訊，效果顯著(zhù)。但無(wú)人機的出動(dòng)需要時(shí)間，范圍有限，同時(shí)也受到續航的影響，無(wú)法全天候覆蓋所有區域。如果將“星鏈”網(wǎng)絡(luò )搭建成功，即便再次發(fā)生意外天災，通訊網(wǎng)絡(luò )都不會(huì )中斷。

龐大市場(chǎng)與技術(shù)瓶頸

與此同時(shí)，太空互聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)的市場(chǎng)非常廣闊，將這一網(wǎng)絡(luò )建設完成后，全球許多偏遠地區沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )基礎設施的用戶(hù)也將可以享受到網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。據統計，海外市場(chǎng)受到數字?zhù)櫆向寗?dòng)，平均移動(dòng)寬帶人口普及率少于48%。而我國受物聯(lián)網(wǎng)與有限軌道資源驅動(dòng)，預計2021-2035年衛星互聯(lián)網(wǎng)總產(chǎn)值可以達到9337.7億美元（約合59010.5億人民幣）。

低軌衛星也能與5G形成無(wú)縫銜接的通信網(wǎng)絡(luò )。如今5G處于毫米波頻段，而太赫茲波適用于衛星通信，這將在未來(lái)6G通信和空調一體化信息網(wǎng)絡(luò )中發(fā)揮重要作用。

低軌衛星高通量系統技術(shù)發(fā)展也將實(shí)現吞吐量提升、高穩定性與低時(shí)延。再通過(guò)AI與云計算技術(shù)的衛星系統自主任務(wù)控制降低了衛星任務(wù)管理成本，也解決了衛星數量增多后帶來(lái)的數據量指數型暴漲的問(wèn)題。

此外，衛星制造業(yè)的發(fā)展，也將帶動(dòng)諸多半導體行業(yè)共同進(jìn)步，其核心器件包括核心包含FPGA、功率放大器、基帶、射頻、DSP、陀螺儀、角加速度傳感器、SoC等，并且對于這些商用芯片也提出了低成本、小體積、高質(zhì)量的需求。

當然，目前來(lái)看，國內的商業(yè)衛星相比SpaceX等國際頭部企業(yè)還有一定技術(shù)差距，比如SpaceX可以實(shí)現一箭60星，并且也實(shí)現了火箭回收技術(shù)，在成本上具有極大優(yōu)勢。

不過(guò)對于國內的衛星技術(shù)，也不必妄自菲薄。以長(cháng)征二號丙運載火箭為例，雖然只是一箭7星，但星鏈計劃的衛星重量達到220-380公斤，而國產(chǎn)衛星平均重量為190公斤，重量更輕。

帶寬更大，星鏈計劃的衛星帶寬達到20GB，而長(cháng)征二號丙發(fā)射的衛星帶寬達到了40GB。同時(shí)最重要的一點(diǎn)是，這次發(fā)射的衛星將結合地面上的5G網(wǎng)絡(luò )，嘗試構建“天地融合”的一體化網(wǎng)絡(luò )。

有業(yè)內專(zhuān)家認為，當前我國正處于衛星互聯(lián)網(wǎng)1.0階段，天網(wǎng)主要作為地面基站的補充覆蓋，為偏遠地區提供網(wǎng)絡(luò )支持。到了2.0階段，從全球范圍的遠距離傳輸來(lái)看，天網(wǎng)將比地面光線(xiàn)時(shí)延更低，跨境和跨州貿易與聯(lián)系將更為順暢。到了3.0階段，天網(wǎng)反而將成為基礎網(wǎng)絡(luò )與骨干網(wǎng)絡(luò )，地網(wǎng)基站作為天網(wǎng)補充，負責“最后一公里”的信號傳輸，主要數據傳輸將依賴(lài)于天網(wǎng)。

寫(xiě)在最后

此次的馬斯克提出的“星鏈”計劃正在受到全球的認可，并且也在此次俄烏沖突中實(shí)現了其價(jià)值，但中國需要建設自己的“星鏈”，并且還應該盡快盡早地推進(jìn)這一計劃的實(shí)現，不僅因為太空軌道資源有限，更是因為衛星互聯(lián)網(wǎng)的建設，關(guān)乎未來(lái)網(wǎng)絡(luò )空間的主權。