藍(lán)天翼 （北京羽尋科技有限公司）

從兩代非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座系統(tǒng)看商業(yè)航天發(fā)展

Commercial Space Industry Development Based on Two Generations of NGSO Communications Satellite Constellation System

藍(lán)天翼 （北京羽尋科技有限公司）

新一輪商業(yè)航天熱的興起，不能不說要將世界連成一張網(wǎng)的一網(wǎng)公司（OneWeb）的一筆大融資——10億美元，即使是熱錢云集的虛擬現(xiàn)實(shí)、無人機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，也會(huì)對(duì)這個(gè)數(shù)字嘆為觀止，而這僅僅是一個(gè)非地球同步軌道（NGSO）通信衛(wèi)星商業(yè)航天公司第二輪的融資金額。與此同時(shí)，美國(guó)、加拿大、印度、英國(guó)和中國(guó)都有類似2020年建成非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座計(jì)劃宣布，每個(gè)星座系統(tǒng)的最低成本都在數(shù)十億美元量級(jí)，這不禁讓業(yè)內(nèi)的大佬們驚呼，2000年的那次“繁榮”，又回來了！筆者身處中國(guó)“商業(yè)航天”大環(huán)境中，希望能夠通過對(duì)2000年那次“繁榮”的回顧，展望一下2020年的非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座。

1 2000年的那次“繁榮”

筆者并沒有親身經(jīng)歷1990－2000年的那次“繁榮”，沒有太多切身感受。由于銥星公司（IRIDIUM）、全球星公司（GLOBALSTAR）和軌道通信公司（ORBCOMM）是1990－2000年那次“繁榮”中僅存的3個(gè)仍在業(yè)務(wù)化運(yùn)行的公司，因此，筆者從這3個(gè)曾經(jīng)代表了非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座“繁榮”的公司和一些相關(guān)資料來展開研究，以期能夠找回一些過去的影子。

先后進(jìn)入破產(chǎn)保護(hù)

1990年前后，一群激情澎湃的人論證了許多解決當(dāng)時(shí)“通信鴻溝”的方案，其中不乏用衛(wèi)星作為全球無縫接入的大計(jì)劃。2000年，“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)、“全球星”系統(tǒng)、“軌道通信”系統(tǒng)這3個(gè)堪稱當(dāng)時(shí)世界奇跡的衛(wèi)星星座陸續(xù)上天了，100多顆衛(wèi)星組成的3個(gè)星座在很大程度上提振了航天人對(duì)于商業(yè)航天，特別是低軌通信衛(wèi)星市場(chǎng)的信心；2010年后，3個(gè)低軌通信星座都開始籌劃或發(fā)射第二代星，并將在2020年前全部完成組網(wǎng)。30年來，這一切都顯得那么的順理成章，但實(shí)際的故事卻是一波三折，2000年前后，也就是在3個(gè)星座分別完成部署后的1～2年內(nèi)，三大低軌通信衛(wèi)星公司先后進(jìn)入了破產(chǎn)保護(hù)。

政府與資本接盤資產(chǎn)

在3家公司進(jìn)入破產(chǎn)保護(hù)后，衛(wèi)星通信服務(wù)依然在艱難地維持著，政府和投資公司不久后成為了“接盤俠”，將3家公司低價(jià)收購(gòu)。

盡管現(xiàn)在對(duì)于“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)當(dāng)年的建設(shè)費(fèi)用說法不一，但比較統(tǒng)一的數(shù)字是50億美元以上，而這樣一個(gè)重資產(chǎn)的衛(wèi)星公司在進(jìn)入破產(chǎn)保護(hù)條例后，卻被政府僅以3500萬美元接盤；耗費(fèi)與“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)相當(dāng)?shù)摹叭蛐恰毕到y(tǒng)以4300萬美元被瑟默資本（Thermo Capital）收購(gòu)。最后新銥星公司和新全球星公司重新成立，而這時(shí)新成立的衛(wèi)星公司已經(jīng)甩掉了數(shù)十億美元的資產(chǎn)包袱，輕裝上陣。

以3500萬美元收購(gòu)一個(gè)擁有66顆衛(wèi)星的“銥”衛(wèi)星星座系統(tǒng)，這在任何一個(gè)時(shí)代都是不可想象的，但這卻真實(shí)的發(fā)生在了2001年的美國(guó)，更何況，即使時(shí)至今日，“銥”衛(wèi)星依然是具有技術(shù)先進(jìn)性的星座系統(tǒng)，Ka頻段的星間鏈路和路由技術(shù)依然是見諸各類學(xué)術(shù)期刊雜志的“黑科技”。

如何賺50億美元

如果當(dāng)年的銥星公司沒有破產(chǎn)重組，勢(shì)必面臨一個(gè)很簡(jiǎn)單的問題，就是如何收回成本并盈利。作為20世紀(jì)90年代“連通世界”的計(jì)劃，當(dāng)時(shí)，銥星公司展現(xiàn)在投資者面前的是這樣一幅藍(lán)圖：“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)將為全球任意地點(diǎn)無縫提供話音和網(wǎng)絡(luò)的接入服務(wù)，如果用戶能夠達(dá)到600萬，按照當(dāng)時(shí)并不成熟的地面蜂窩網(wǎng)通信資費(fèi)計(jì)算，系統(tǒng)回本并盈利的前景非常美好。

但從新銥星公司財(cái)務(wù)報(bào)表看，該公司年收入在2005年后逐年遞增，在2014年當(dāng)年收入達(dá)到4億美元，運(yùn)營(yíng)成本0.8億～1億美元，凈利潤(rùn)約3億美元，也就是說，甩掉數(shù)十億衛(wèi)星資產(chǎn)后的新銥星公司，在系統(tǒng)完成部署后的15年間，理論的最大盈利金額也僅達(dá)到45億美元，而這顯然還不夠填補(bǔ)星座系統(tǒng)投入的50億美元。

問題根源

國(guó)內(nèi)外有許多關(guān)于“銥”、“全球星”和“軌道通信”這三大星座系統(tǒng)的討論，綜合起來的結(jié)論就是他們都是技術(shù)成功但商業(yè)失敗的“經(jīng)典案例”。

盡管三大星座系統(tǒng)起步在20世紀(jì)90年代初，其與當(dāng)時(shí)的地面蜂窩網(wǎng)設(shè)計(jì)指標(biāo)和功能基本相同，但勝在覆蓋范圍更廣，全球無死角，這對(duì)當(dāng)時(shí)用得起移動(dòng)通信的用戶群體無疑是更有吸引力的，因此，人們普遍達(dá)成共識(shí)，只有衛(wèi)星通信才是真正的“全球通”。

但在2000年三大星座完成部署投入使用的時(shí)候，日本和歐洲已經(jīng)啟動(dòng)了商用3G的服務(wù)。也就是說，只相當(dāng)于地面2G網(wǎng)絡(luò)水平的三大星座系統(tǒng)在完成部署后，要跟地面的3G系統(tǒng)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。而且隨著地面網(wǎng)絡(luò)布設(shè)的逐步完成，衛(wèi)星星座建設(shè)的10年間，用戶手機(jī)終端和資費(fèi)價(jià)格不斷降低，三大星座系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力除了具有全球無死角的優(yōu)勢(shì)之外，其他各方面優(yōu)勢(shì)均在迅速消失。

以“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)為例，其商業(yè)計(jì)劃中描述的用戶數(shù)量預(yù)期是600萬，但16個(gè)月的正式運(yùn)營(yíng)后，其用戶總數(shù)僅為50000?？v使摩托羅拉公司是當(dāng)時(shí)移動(dòng)通信的霸主，其對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面蜂窩系統(tǒng)的錯(cuò)誤估計(jì)和預(yù)期，成為整個(gè)項(xiàng)目最大的問題。而即使我們現(xiàn)在反觀600萬這個(gè)全球用戶數(shù)量，也不難發(fā)現(xiàn)，這跟全球現(xiàn)在的移動(dòng)用戶的數(shù)量也相差巨大。據(jù)《愛立信移動(dòng)市場(chǎng)報(bào)告》2016年版數(shù)據(jù)顯示，2015年全球移動(dòng)用戶數(shù)量為73億，而僅使用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM/EDGE，相當(dāng)于三大低軌通信系統(tǒng)能力）的用戶數(shù)量也達(dá)到了36億。

2 2010年的這次“重生”

在2010年的這波“重生”熱潮中，三大低軌通信星座都沒有缺席?！叭蛐恰庇捎谝淮荢頻段發(fā)射機(jī)的故障影響了雙向應(yīng)用，率先啟動(dòng)了二代星計(jì)劃，并在2010－2013年完成了第二代星的發(fā)射；軌道通信公司在經(jīng)歷2008年的6顆新衛(wèi)星補(bǔ)星失利后，2014－2015年完成了第二代星的發(fā)射工作，兩代軌道通信衛(wèi)星共同在軌提供服務(wù)；系統(tǒng)最復(fù)雜和耗費(fèi)最高的“下一代銥衛(wèi)星”（Iridium-NEXT）星座在2017年1月發(fā)射了首批的10顆衛(wèi)星，由于“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)的復(fù)雜性和太空探索技術(shù)公司（SpaceX）一再推遲發(fā)射，預(yù)計(jì)2018年才能夠正式投入運(yùn)營(yíng)。至此，三大低軌通信系統(tǒng)在經(jīng)歷了那次“繁榮”和破產(chǎn)保護(hù)之后，似乎都“滿血復(fù)活”了。

復(fù)活的成本幾何

據(jù)統(tǒng)計(jì)，第二代“軌道通信”星座的18顆衛(wèi)星研制費(fèi)用為1.17億美元，太空探索技術(shù)公司發(fā)射費(fèi)用4260萬美元，合計(jì)約1.6億美元；第二代“全球星”的24顆衛(wèi)星制造費(fèi)用7億美元，發(fā)射費(fèi)用2.1億美元，合計(jì)約9.1億美元；第二代“銥”星的81顆衛(wèi)星研制費(fèi)用23億美元，發(fā)射費(fèi)用5億美元，合計(jì)約28億美元。從復(fù)活的成本來說，3家低軌通信星座的建設(shè)成本費(fèi)用都大幅下降了。

不僅如此，第二代低軌通信衛(wèi)星星座的數(shù)量除了銥星公司，全球星公司和軌道通信公司的星座數(shù)量都進(jìn)行了幾乎50%的縮減，但單星的質(zhì)量和功率都進(jìn)行了提升，也就是說，三大星座在這次“復(fù)活”中都進(jìn)行了“減員增效”。成本降低，性能提升，從星座設(shè)計(jì)本身看，如果還能夠滿足服務(wù)區(qū)域的覆蓋和老用戶的保持，這些改進(jìn)無疑是在第一代星座基礎(chǔ)上降低了破產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的一大利器。

三大低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)的指標(biāo)

如何掙回付出的成本

重新回到第一代星座的問題，盡管成本降低了，但幾億美元的成本還是必須的，那么怎么掙回來依然是三大復(fù)活星座的當(dāng)務(wù)之急。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）給出了3家公司在2006－2014年的收入情況匯總，筆者通過對(duì)3家公司2016年的財(cái)報(bào)情況進(jìn)行梳理，得到2015年全年3家公司的收入情況：全球星公司最低，為9049萬美元，軌道通信次之，為1.78億美元，銥星公司最高，達(dá)到4.11億美元。

結(jié)合2006－2014年的收入圖表和2015年的數(shù)值，我們不難發(fā)現(xiàn)，銥星公司和全球星公司都進(jìn)入了平穩(wěn)期，而軌道通信公司在近幾年則出現(xiàn)了快速的增長(zhǎng)，特別是2014－2015年，其收入增長(zhǎng)了幾乎70%。如果銥星公司保持每年1%的收入增速，全球星公司保持每年5%的收入增速，軌道通信公司保持每年10%的收入增速，那么10年后，3家的總收入分別是：全球星11億美元，軌道通信公司38億美元，銥星公司43億美元。

第一代星座的舊遺產(chǎn)

通過分析，僅僅從現(xiàn)有業(yè)務(wù)的延續(xù)和收入的穩(wěn)定增長(zhǎng)來看，3家破產(chǎn)過的低軌通信星座運(yùn)營(yíng)商就能夠基本保證空間段的成本回收，因此，第二代星靠對(duì)第一代星舊遺產(chǎn)的繼承似乎足夠支撐他們順利跨入2026年了，這里將著重分析一下舊遺產(chǎn)的共性。

1）頻率。在20世紀(jì)90年代初期，3家公司分別完成了相關(guān)的頻率儲(chǔ)備工作，在聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）和國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）“備案”。其中銥星公司和全球星公司瓜分了低軌L/S頻段的移動(dòng)衛(wèi)星通信頻率，軌道通信公司幾乎獨(dú)占了低軌甚高頻（VHF）頻段的移動(dòng)衛(wèi)星通信頻率。在當(dāng)時(shí)，天空中的頻率資源還沒有那么匱乏，但3家美國(guó)的私營(yíng)企業(yè)已經(jīng)嗅到了頻率的重要性，并完成了儲(chǔ)備。

2）用戶。3家低軌通信運(yùn)營(yíng)商通過近15年的積累，最重要的資源之一便是用戶。銥星公司2015年末公布的商業(yè)用戶數(shù)量為71萬、政府用戶數(shù)量78.2萬，相比較于2014年末的67.9萬和73.9萬有近6%的增長(zhǎng)；全球星公司2015年末公布的用戶數(shù)量為68.5萬，相比較于2014年末的62.4萬有近10%的增長(zhǎng)；軌道通信公司在2015年末公布的用戶數(shù)量為156.9萬，相比較于2014年末的97.6萬有超過60%的增長(zhǎng)。也就是說，3家低軌通信運(yùn)營(yíng)商掌握了全球大概380萬需要使用衛(wèi)星的移動(dòng)通信用戶。

3）市場(chǎng)。盡管上面分析的用戶數(shù)量全球才不到400萬，相對(duì)于目前成熟的地面移動(dòng)通信用戶數(shù)量完全可以忽略不計(jì)。但值得注意的是，僅380萬不到的服務(wù)用戶，帶來的服務(wù)收入總額約為4.9億美元，也就是說，每個(gè)用戶2015年貢獻(xiàn)的衛(wèi)星低軌移動(dòng)服務(wù)費(fèi)用約為130美元。對(duì)于一個(gè)相當(dāng)于第二代移動(dòng)通信技術(shù)水平的市場(chǎng)來說，這樣的單用戶年服務(wù)費(fèi)收入無疑屬于“高端”用戶才負(fù)擔(dān)的起的。而這15年，三大低軌通信系統(tǒng)開拓和維護(hù)的對(duì)象恰好是一個(gè)這樣的細(xì)分市場(chǎng)。

4）系統(tǒng)工程能力。盡管現(xiàn)在諸多的星座在各類新聞和報(bào)告中躍躍欲試，不難發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星技術(shù)幾乎已經(jīng)成為各類星座最不受關(guān)注的問題，但不能不說的一點(diǎn)是，現(xiàn)在除了這三大低軌星座，還沒有第四個(gè)能與之相提并論的通信星座出現(xiàn)。即使它們?nèi)胲?5年后，也依然沒有超過他們的更大的星座上天，這是因?yàn)榈蛙壨ㄐ判亲绕涫亲鋈蚋采w的實(shí)時(shí)星座系統(tǒng)，其需要的系統(tǒng)工程能力不是簡(jiǎn)單的把衛(wèi)星平臺(tái)、載荷、運(yùn)載和地面站簡(jiǎn)單結(jié)合的產(chǎn)物。之所以這三大星座系統(tǒng)能夠在幾年內(nèi)快速融資、研制、批產(chǎn)和發(fā)射自己的第二代星座，都與第一代的深厚積累密不可分。

第二代星座的新思路

上述著重分析了三大低軌通信衛(wèi)星星座的第二代星座重生的思路，但這樣的第二代星的建設(shè)邏輯似乎顯得太單薄，作為失敗過一次的巨人們，難道在新的星座上天時(shí)僅僅是繼承上一代的一切，繼續(xù)賺現(xiàn)有用戶的錢？當(dāng)然不是。3家公司的第二代星座在繼承第一代星座的基礎(chǔ)上都開發(fā)了針對(duì)自身用戶特點(diǎn)的新應(yīng)用。

1）“軌道通信”星座服務(wù)的客戶經(jīng)過多年的演變，逐漸鎖定在了貨物監(jiān)控和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，因此軌道通信公司在2008年就嘗試在6顆試驗(yàn)星上搭載了自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）載荷，盡管該次發(fā)射的衛(wèi)星未能長(zhǎng)期服役，但軌道通信公司迅速買斷了盧森堡航天公司（LuxSpace）的船舶衛(wèi)星－1、2（VesselSat－1、2）以滿足其對(duì)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取的需求。而之后的18顆業(yè)務(wù)星，軌道通信公司決定在維持原先甚高頻頻段通信載荷基礎(chǔ)上，全部搭載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)載荷。

2）第二代“全球星”積極開拓的業(yè)務(wù)領(lǐng)域很多，包括與自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播科技公司（ADS-B Technology）提供的服務(wù)，為微小衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)等，但最值得關(guān)注的是地面低功率服務(wù)（TLPS）業(yè)務(wù)，即天地共用“全球星”的衛(wèi)星-地面頻點(diǎn)，在地面提供無線局域網(wǎng)服務(wù)。不僅如此，全球星還瞄上了與該頻段相鄰的無線局域網(wǎng)頻道，希望能夠在整個(gè)頻段內(nèi)提供4G業(yè)務(wù)。這很大程度上與“全球星”的系統(tǒng)特性是彎管（Bent-Pipe）而不是“銥”星的星間鏈路有關(guān)，“全球星”的系統(tǒng)非常依賴地面的網(wǎng)關(guān)站覆蓋，因此其逐漸打起了地面業(yè)務(wù)的主意。而最新的聯(lián)邦通信委員會(huì)文件顯示，“全球星”的“天地一體化”計(jì)劃部分獲批。

3）第二代“銥”星則更加大膽，由于“銥”衛(wèi)星采用的泰雷茲-阿萊尼亞航天公司的衛(wèi)星平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段就具有50kg的搭載余量，因此銥星公司廣泛征集了搭載載荷的方案，讓那些想要具備全球覆蓋和星間鏈路的服務(wù)商能夠以搭載第二代“銥”星的方式完成全球星座的建設(shè)，而不是自己去設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星星座。該方案一時(shí)間成為諸多想要提供相關(guān)服務(wù)卻受困于衛(wèi)星成本和星座設(shè)計(jì)的用戶的關(guān)注，銥星公司收到數(shù)十份方案，并最終選擇了加拿大的艾瑞昂（Aireon）與精確地球（ExactEarth）的自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播與自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)載荷，兩個(gè)載荷都將由哈里斯公司（Harris）研制。不僅如此，銥星公司沒有見好就收，而是迅速開展了第三代“銥”星的設(shè)計(jì)，在這一代“銥”星的設(shè)計(jì)中，銥星公司不再是一個(gè)提供低軌通信服務(wù)的公司，而是變成了一家提供265kg搭載載荷機(jī)會(huì)的星座平臺(tái)公司。換句話說，銥星公司從“中國(guó)移動(dòng)”類的運(yùn)營(yíng)商，變成了“中國(guó)鐵塔”類的基礎(chǔ)設(shè)施提供方。

從上面3家第二代星座新的做法不難看出，基于各自現(xiàn)有用戶的細(xì)分領(lǐng)域和各自現(xiàn)有系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)去深度發(fā)展是3家低軌通信服務(wù)商的新套路。軌道通信公司的優(yōu)勢(shì)在航運(yùn)和貨運(yùn)類用戶，全球星公司的優(yōu)勢(shì)在于2483.5～2500MHz的優(yōu)先權(quán)，而銥星公司的優(yōu)勢(shì)在于真正的全球?qū)崟r(shí)系統(tǒng)。從更深層次來看，是3家都徹底轉(zhuǎn)換了“最初的夢(mèng)想”，從與地面網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向與地面網(wǎng)的合作和補(bǔ)充，在各自的細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展。

3 2020年的星座風(fēng)暴

2010年之后，以另外三十億人公司（O3b）為代表的另一波太空互聯(lián)網(wǎng)勢(shì)力開始興起，他們致力于為不易接入互聯(lián)網(wǎng)的終端用戶提供低成本的寬帶接入服務(wù)。另外三十億人公司率先在2014年完成了12顆中軌道衛(wèi)星星座的組網(wǎng)，并將在2017年把星座進(jìn)一步擴(kuò)大到20顆中軌道衛(wèi)星；與此同時(shí)，以一網(wǎng)公司為代表的接近1000顆衛(wèi)星的低軌寬帶衛(wèi)星星座也進(jìn)入了大眾視野；隨后，太空探索技術(shù)公司宣布了4000多顆衛(wèi)星的低軌寬帶衛(wèi)星星座計(jì)劃，波音公司（Boeing）宣布了采用V頻段的近3000顆衛(wèi)星星座計(jì)劃；而在2016年11月15日，包括衛(wèi)訊公司（Viasat），加拿大衛(wèi)星電信公司（Telesat）在內(nèi)的高軌通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商紛紛宣布了中低軌寬帶衛(wèi)星星座方案。至此，第二次非高軌通信衛(wèi)星星座的熱潮在2010年后徹底形成。

似乎都像說好了似的，10000多顆低軌通信衛(wèi)星的格局形成了，以至于在2017年，如果一個(gè)公司只是宣布了一個(gè)像銥星公司一樣66顆衛(wèi)星的星座計(jì)劃，都不會(huì)被排到2020年星座風(fēng)暴的前10名。讓我們來看看這些一百顆星以上計(jì)劃的陣容吧：三星公司4600顆衛(wèi)星，太空探索技術(shù)公司4425顆衛(wèi)星，波音公司2956顆衛(wèi)星，一網(wǎng)公司900顆衛(wèi)星，以色列空天全球公司（Space and Sky Global）200顆衛(wèi)星，印度艾斯卓姆科技公司（Astrome Technology）150顆衛(wèi)星，加拿大開普勒通信公司（Kepler Communications）140顆衛(wèi)星，加拿大衛(wèi)星電信公司 117顆衛(wèi)星，忒亞控股公司（Theia Holdings）112顆衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星公司（Leosat）108顆衛(wèi)星等。就在2月25日截稿時(shí)，一網(wǎng)公司新公布了1972顆星的二代星座計(jì)劃，這使得該公司的衛(wèi)星數(shù)量也躍至2872顆。

窄帶更窄，寬帶更寬

我們對(duì)這些星座所使用的頻段做了一個(gè)統(tǒng)計(jì)和整理，發(fā)現(xiàn)從工作頻段來說，覆蓋了特高頻（UHF）和C/Ku/Ka/V兩類，在低軌移動(dòng)領(lǐng)域耳熟能詳?shù)腖/S頻段恰好沒有任何一家星座風(fēng)暴運(yùn)營(yíng)商使用。究其原因，銥星公司和全球星公司已經(jīng)對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了瓜分，新進(jìn)者很難再?gòu)脑擃l段上分得一杯羹了，所以大家都瞄向了特高頻和C/Ku/Ka/V頻段。

而從應(yīng)用領(lǐng)域來說，上述星座也分為兩類：一類運(yùn)營(yíng)商主打窄帶物聯(lián)網(wǎng)概念，做的是跟軌道通信類似的事情，用比軌道通信公司更低的單星成本、更多的衛(wèi)星數(shù)量和更先進(jìn)的通信技術(shù)，完成窄帶物聯(lián)網(wǎng)星座的部署；而另一類運(yùn)營(yíng)商主打衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)概念，做的是跟目前高軌高通量衛(wèi)星類似的事情，用成百數(shù)千顆衛(wèi)星完成對(duì)地球任何一個(gè)角落的覆蓋，提供寬帶接入的服務(wù)。

由此我們得出了一個(gè)2020年星座風(fēng)暴的大趨勢(shì)—窄帶更窄，寬帶更寬。窄帶窄的不是帶寬，而是更聚焦的應(yīng)用；寬帶寬的也不僅僅是頻帶，而是更廣泛的使用。

昨日重現(xiàn)

可能讀者會(huì)認(rèn)為“重現(xiàn)”是因?yàn)?000－201公司的中英文名稱為：勞拉空間系統(tǒng)公司（SS/L），高通無線技術(shù)公司（Qualcomm）、阿爾卡特公司（Alcatel）、空中通訊公司（AirTouch，后被沃達(dá)豐公司合并）、德意志航空航天公司（Deutsche Aerospace）、現(xiàn)代公司（Hyundai）、沃達(dá)豐通信公司（Vodafone）、戴姆勒奔馳航空航天公司（Daimler Benz Aerospace）、法國(guó)電信公司（France Télécom）、中國(guó)電信（香港）公司（China Telecom HK）。0年間的三大低軌移動(dòng)通信星座，但并不完全是。我們所熟知的“軌道通信”、“全球星”和“銥”星其實(shí)只是那個(gè)時(shí)代存活到今天的星座。在20世紀(jì)90年代末期的那次星座繁榮，跟2020年的這回星座風(fēng)暴非常相似。

1998年，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局曾經(jīng)對(duì)當(dāng)時(shí)火爆的低軌星座進(jìn)行了一個(gè)詳盡的梳理，將當(dāng)時(shí)公開的低軌星座按照大低軌（Big LEO）、小低軌（Little LEO）、微低軌（Micro LEO）和寬帶低軌（Broadband LEO）進(jìn)行了分類，最后統(tǒng)計(jì)結(jié)果是共有51個(gè)系統(tǒng)。

由此看來，那個(gè)熟悉的時(shí)代又回來了，從2000－2020年的商業(yè)航天版圖，低軌通信衛(wèi)星星座一直都在。

20年間的變化

一網(wǎng)公司在2016年底拿到了軟銀（SoftBank）的10億美元融資，一時(shí)間，坊間對(duì)一網(wǎng)公司贊譽(yù)有加，對(duì)一網(wǎng)公司的股東構(gòu)成和星座系統(tǒng)稍微有點(diǎn)研究的評(píng)論都會(huì)說，一網(wǎng)公司的商業(yè)模式非常有創(chuàng)意。

其實(shí)把時(shí)間拉回到20世紀(jì)90年代末期，一網(wǎng)換成全球星，故事幾乎是一樣的。“全球星”項(xiàng)目起源于1991年，是由勞拉空間系統(tǒng)公司和高通無線技術(shù)公司一起成立的；1994－1998年，全球星公司的股東增多，包括阿爾卡特公司、空中通訊公司、德意志航空航天公司、現(xiàn)代公司、沃達(dá)豐通信公司、戴姆勒奔馳航空航天公司、法國(guó)電信公司、中國(guó)電信（香港）公司都加入了全球星公司的股東隊(duì)伍，大家一起為“全球星”項(xiàng)目投資高達(dá)26億美元①公司的中英文名稱為：勞拉空間系統(tǒng)公司（SS/L），高通無線技術(shù)公司（Qualcomm）、阿爾卡特公司（Alcatel）、空中通訊公司（AirTouch，后被沃達(dá)豐公司合并）、德意志航空航天公司（Deutsche Aerospace）、現(xiàn)代公司（Hyundai）、沃達(dá)豐通信公司（Vodafone）、戴姆勒奔馳航空航天公司（Daimler Benz Aerospace）、法國(guó)電信公司（France Télécom）、中國(guó)電信（香港）公司（China Telecom HK）。。若要說股東構(gòu)成，全球星公司更豐富，幾乎所有一網(wǎng)公司的元素都有；要說資金實(shí)力，全球星一點(diǎn)不差，項(xiàng)目成立3年就有18億美元投資倒賬（同期的一網(wǎng)公司只有17億美元）；要說技術(shù)能力，勞拉公司和高通公司不會(huì)遜色于現(xiàn)在空客集團(tuán)（Airbus）和高通公司的組合。那問題來了，20年過去了，到底哪里變了？

筆者認(rèn)為，兩次衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的熱潮背后，是航天工業(yè)化基礎(chǔ)實(shí)力的體現(xiàn)，是用戶通信需求不斷變化的反映，因此從這兩個(gè)角度去闡述兩次衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別。

（1）技術(shù)基礎(chǔ)不同

1990年，“銥”星和“全球星”作為兩個(gè)低軌通信星座的代表，與2020年要發(fā)射的太空互聯(lián)網(wǎng)星座的技術(shù)基礎(chǔ)出現(xiàn)了很大不同。

1）衛(wèi)星通信技術(shù)基礎(chǔ)：

·通過對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的梳理可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年大部分衛(wèi)星星座都選擇了L/S頻段，并最終實(shí)現(xiàn)了2個(gè)L/S頻段，一個(gè)甚高頻頻段的星座。這與當(dāng)時(shí)整個(gè)衛(wèi)星通信的整體技術(shù)水平相關(guān)；而2010年之后的新衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座，大部分都選擇了Ku/Ka或更高的頻段，這與2010年前后逐漸興起的高通量趨勢(shì)不無關(guān)系。

·而從星間鏈路角度分析，1990年唯一實(shí)現(xiàn)了星間鏈路的銥星公司采用的是Ka頻段作為星間鏈路，并將該技術(shù)沿用到了第二代星座；2010年后出現(xiàn)的星間鏈路技術(shù)，則更趨向于光通信技術(shù)，低軌衛(wèi)星公司（Leosat）和太空探索技術(shù)公司這兩個(gè)目前唯一提及星座系統(tǒng)的公司都會(huì)采用星間鏈路的方案，都將激光通信作為唯一選擇。

·再?gòu)耐ㄐ偶夹g(shù)整體分析，1990年，各家的衛(wèi)星通信技術(shù)方案都是當(dāng)時(shí)幾乎最先進(jìn)的，因此成本和技術(shù)難度都非常高；而再看2010年的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座，特別是O3b這個(gè)已經(jīng)在軌的寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座，整個(gè)星座沒有采用一項(xiàng)新技術(shù)。

可以看出，1990年的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)基礎(chǔ)和2010年后有著重要的區(qū)別。

2）衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)基礎(chǔ)：

英國(guó)薩瑞大學(xué)自1986年開始研制微小衛(wèi)星，到2000年立方體衛(wèi)星（Cubesat）標(biāo)準(zhǔn)在美國(guó)出現(xiàn)，整個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的技術(shù)向著集成度更高，成本更低的方向發(fā)展。1990年的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的衛(wèi)星平臺(tái)都是沿用了之前高軌衛(wèi)星的設(shè)計(jì)思路，即高可靠性，高性能；而2010年后的衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)則大量采用了快速迭代、批量化生產(chǎn)和不追求超高可靠性的地面產(chǎn)品思路，“一網(wǎng)”星座計(jì)劃是648顆在軌衛(wèi)星，卻設(shè)計(jì)了近300顆替代星，而且一網(wǎng)公司的衛(wèi)星工廠思路也著實(shí)讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)眼前為之一亮。

正是因?yàn)橛懈冗M(jìn)的衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)基礎(chǔ)做支撐，我們才看到了一網(wǎng)的衛(wèi)星成本50萬美元的希望，才看到太空探索技術(shù)公司4000多顆衛(wèi)星能夠在5年內(nèi)完成部署。

（2）時(shí)代背景不同

1990年，地面的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)規(guī)范說明剛剛完成，而芬蘭于1991年就開始全球的首次商業(yè)運(yùn)營(yíng)，同時(shí)期出現(xiàn)的第一次衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)熱潮與地面全球移動(dòng)通信系統(tǒng)幾乎同時(shí)期提出。就像1943年IBM主席托馬斯·沃特森當(dāng)年預(yù)言全世界不會(huì)出現(xiàn)5臺(tái)以上電腦一樣，1990年時(shí)，未來的無線通信網(wǎng)到底會(huì)發(fā)展成什么樣恐怕只有未來的人才會(huì)知道。

而盡管是同時(shí)開始發(fā)展，但在1998年低軌星座們開始部署的時(shí)候，地面全球移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)完成了幾乎全球的普及，開始由第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）開始進(jìn)行下一代移動(dòng)通信網(wǎng)，也就是3G的規(guī)范制定了。盡管銥星和全球星以幾乎最快的速度完成了星座部署并開始提供全球服務(wù)，但經(jīng)過10年發(fā)展的地面網(wǎng)在成本和速率上都出現(xiàn)了一定的優(yōu)勢(shì)。這直接導(dǎo)致了銥星和全球星始終無法達(dá)到其商業(yè)計(jì)劃中保持盈虧平衡的用戶數(shù)量，間接導(dǎo)致了兩家公司進(jìn)入破產(chǎn)保護(hù)。

而2010年前后的時(shí)代背景已經(jīng)完全不同，3G的快速普及使得發(fā)展中國(guó)家的民眾也能夠用得起高速的無線寬帶，地面網(wǎng)的快速發(fā)展使得地面無線網(wǎng)的頻譜資源出現(xiàn)了前所未有的匱乏，越來越多的國(guó)家淘汰GSM，將GSM頻譜劃為4G/5G頻點(diǎn)，國(guó)際移動(dòng)通信－2020（IMT－2020）計(jì)劃也在穩(wěn)步推進(jìn)。這時(shí)的衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)從1990年的與地面競(jìng)爭(zhēng)變成了與地面合作的姿態(tài)，幫助地面無線通信運(yùn)營(yíng)商覆蓋原先覆蓋不到的區(qū)域，成了2010年后的第二次衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的主旋律。

無論是另外三十億人公司還是一網(wǎng)公司，在其商業(yè)計(jì)劃描述的應(yīng)用場(chǎng)景中，都包括了在用戶屬地進(jìn)行4G主干網(wǎng)接入的業(yè)務(wù)，這也就意味著這2個(gè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)從構(gòu)架上就是為地面網(wǎng)服務(wù)的，其主要解決的不是“最后一公里”的問題，這個(gè)問題還是要由地面網(wǎng)來完成，衛(wèi)星只是作為中繼解決了基站間的連接問題。

因此，在不同的時(shí)代背景下，兩次非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座系統(tǒng)是分別作為地面網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)者和合作者出現(xiàn)的。

4 從2000－2020年的國(guó)際態(tài)勢(shì)看中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展

近20年的兩代三批非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座系統(tǒng)的發(fā)展幾乎貫穿了地面2G通信向4G/5G通信發(fā)展的歷程。我們?cè)诜治龊涂偨Y(jié)這個(gè)領(lǐng)域的商業(yè)航天發(fā)展的時(shí)候，始終不能離開對(duì)地面網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r的比較。這個(gè)領(lǐng)域的商業(yè)航天經(jīng)歷了與地面系統(tǒng)從競(jìng)爭(zhēng)到共存，再到補(bǔ)充的過程，這與通信要達(dá)到的互聯(lián)互通目的和地面系統(tǒng)的快速發(fā)展有著非常重要的關(guān)系。20年前，我們可能想象不到現(xiàn)在的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)能夠發(fā)展到百兆級(jí)的速率；現(xiàn)在，我們也很難想象，如果到了一個(gè)沒有網(wǎng)絡(luò)的地方會(huì)有多么可怕。

從發(fā)展趨勢(shì)來看，下一步發(fā)展非地球同步軌道通信衛(wèi)星星座的“一體化”是大勢(shì)所趨，這個(gè)“一體化”不僅僅是現(xiàn)在熱談的“天地一體化”，還有“地球同步軌道-非地球同步軌道（GSO-NGSO）”一體化。國(guó)外的幾大高軌通信運(yùn)營(yíng)商在完成了準(zhǔn)全球覆蓋和高通量衛(wèi)星升級(jí)換代后，整合NGSO資源的步伐也是出奇的一致，國(guó)際通信衛(wèi)星公司（Intelsat）投資一網(wǎng)公司，歐洲衛(wèi)星公司（SES）并購(gòu)另外三十億人公司，加拿大衛(wèi)星電信公司發(fā)展自家低軌星座，衛(wèi)訊公司打算部署中地球軌道（MEO）星座。這是商業(yè)市場(chǎng)長(zhǎng)期以來的必經(jīng)之路，在商業(yè)市場(chǎng)開拓和經(jīng)營(yíng)的長(zhǎng)期實(shí)踐中，“合作”與“補(bǔ)充”是發(fā)展的主旋律，特別是在用戶需求并沒有完全被挖掘出來的衛(wèi)星通信領(lǐng)域，由于不同的軌道特性和技術(shù)水平的限制，沒有任何一個(gè)系統(tǒng)能夠充分滿足用戶的所有需求，因此目前地球同步軌道（GSO）與非地球同步軌道在國(guó)際上已經(jīng)進(jìn)入了合作共贏的新階段，這其中包括了頻點(diǎn)資源、用戶和技術(shù)等方面。

目前，中國(guó)也有許多正在醞釀和研制中的非地球同步軌道通信星座定位都不夠清晰，特別是它們與地面系統(tǒng)和其他高軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)的關(guān)系并不明確。我國(guó)的高軌通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商快速走出“GSONGSO”一體化的國(guó)際化路線并不現(xiàn)實(shí)，因此，“天地一體化”可能更適合我國(guó)的發(fā)展方向。我國(guó)擁有世界上最大的地面蜂窩網(wǎng)用戶群，地面通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度也在3G之后步入全球領(lǐng)先水平，作為新非地球同步軌道通信星座，充分了解地面運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)特性和運(yùn)營(yíng)方式，尋找到“天地一體化”的方向，從需求的角度出發(fā)，解決現(xiàn)實(shí)問題，未來的商業(yè)航天前景可期。