李忠東

開啟互聯(lián)網(wǎng) ? ? 新紀(jì)元

美國當(dāng)?shù)貢r間2月6日，美國太空探索技術(shù)公司（簡稱Space X公司）成功發(fā)射了世界現(xiàn)役運力最強的“獵鷹重型”運載火箭。而后僅隔半月，該公司于2月22日在位于美國加利福尼亞州的范登堡空軍基地SLC-4E發(fā)射場，又讓 “獵鷹9號”火箭成功升空，2分鐘后火箭一二級分離。大約11分鐘后，配備先進雷達裝置的西班牙地球觀測衛(wèi)星PAZ到達距離地球上方約514千米處的軌道，部署成功。

雖然此次發(fā)射的主要有效載荷是地球觀測衛(wèi)星PAZ，但是人們卻對同時升空的代號分別為Microsat-2a和Microsat-2b的兩顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星更為關(guān)注。它們會在接下來一年內(nèi)對地面進行通信測試，表明衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃“星鏈（Starlink）”正式啟動。Space X公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在個人推特中表示，兩顆衛(wèi)星的WiFi ID 分別是“Tintin A”（丁丁A）和“Tintin B” （丁丁B），丁丁是法國偵探漫畫《丁丁歷險記》主角的名字，密碼為“martians”（火星人），現(xiàn)在相應(yīng)區(qū)域的用戶可以用手機接收到這個信號。美國著名互聯(lián)網(wǎng)速度測試公司Ookla最近發(fā)布報告顯示，截至2017年11月，全球互聯(lián)網(wǎng)寬帶的平均下載速度達到每秒40Mbps，全球移動通訊的平均下載速度達到每秒20Mbps。而“星鏈”計劃的終端頻段為11Gbs，可提供“類光纖”的連接速度，終端用戶側(cè)只需要一個筆記本大小的平板終端來接收信號，即可完成連接。

早在2014年，馬斯克就曾宣布其發(fā)射互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星的夢想：“ 努力讓我們公司在火箭方面的成功，也能復(fù)制到衛(wèi)星方面。寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)預(yù)定在 2020 年代中段鋪設(shè)完成，能擁有超過4000萬用戶，意味著將為公司帶來每年超過300億美元的收益。這將是登陸火星的重要資本，可以為未來定居火星計劃提供資金支持?！?/p>

2016年11月，Space X公司向美國聯(lián)邦通訊委員會遞交了首批發(fā)射4425顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星的申請，表示“星鏈”計劃將主要用于為全球個人用戶、商業(yè)用戶、機構(gòu)用戶、政府和專業(yè)用戶等提供各種寬帶和通訊服務(wù)，為全球用戶提供1Gbps的高速上網(wǎng)服務(wù)。首批部署的約800顆衛(wèi)星主要用于覆蓋美國本土和波多黎各等地，當(dāng)近地軌道的4000多顆衛(wèi)星完全優(yōu)化后，能為全球消費者和商業(yè)用戶提供每戶1Gbps的高帶寬、低延時上網(wǎng)服務(wù)。待到全部衛(wèi)星部署成功，理論上可以提供無處不在的全球互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，消除傳輸數(shù)據(jù)的延遲問題。因此，該系統(tǒng)被認為有望開啟人類溝通方式的新紀(jì)元。

然而，Space X公司能否像在火箭發(fā)射行業(yè)通過回收火箭帶來變革一樣，在衛(wèi)星領(lǐng)域再次驚艷世人，不少人心存疑慮。這里主要有四方面的問題。一是價格問題。Space X公司副總裁帕特麗夏·庫珀表示，“星鏈”計劃具有很高的性價比。他們打算以不同價格銷售不同的數(shù)據(jù)包，以滿足各種需求。二是費用問題。項目投資預(yù)估需要50～100億美元。作為一個龐大的系統(tǒng)工程，除了制造、發(fā)射衛(wèi)星外，地面上還需要同步建設(shè)控制設(shè)施、網(wǎng)關(guān)地面站以及終端用戶地面站，這些都需要龐大的資金支持。三是協(xié)調(diào)問題。美國聯(lián)邦通信委員會批準(zhǔn)了一網(wǎng)衛(wèi)星公司（One Web）、挪威航天公司（Space Norway）和加拿大電信衛(wèi)星公司（Telesat of Canada）利用衛(wèi)星在美國市場提供或者擴大寬帶服務(wù)，按規(guī)定Space X公司在部署衛(wèi)星時需與其進行協(xié)調(diào)。四是太空垃圾問題。數(shù)萬顆轎車大小的衛(wèi)星聚集在地球周圍，會被質(zhì)疑為太空垃圾，因此要讓這些小衛(wèi)星在使用壽命臨近結(jié)束時有序離軌，并采用先進技術(shù)減少可能產(chǎn)生的碎片。

助推衛(wèi)星通訊 ? ? ?新飛躍

“星鏈”計劃是在地球周邊軌道構(gòu)建的一個由衛(wèi)星組成的“蜘蛛網(wǎng)”，目的是為全球消費者提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。對于航空航天行業(yè)來說，“星鏈”計劃將產(chǎn)生重大影響。現(xiàn)在的衛(wèi)星都是小量定制，一個型號的衛(wèi)星制造一兩個，最多的造幾十個。小量生產(chǎn)意味著單價貴，研發(fā)成本分攤大，限制了衛(wèi)星的發(fā)展。Space X公司制造4425顆衛(wèi)星的計劃，直接把生產(chǎn)批量提高了兩個數(shù)量級。而衛(wèi)星價格從億美元計算，下跌到百萬美元，也是兩個數(shù)量級。

火箭發(fā)射是Space X公司的強項，通過火箭回收等一系列顛覆性創(chuàng)新，大大降低了火箭的發(fā)射成本和發(fā)射服務(wù)頻率。隨著2018年“獵鷹9號”BLOCK 5的投入使用，Space X公司計劃逐步實現(xiàn)單個火箭10次復(fù)用，大大降低了發(fā)射成本。如果維持現(xiàn)有生產(chǎn)能力不變，實際發(fā)射能力將提高10倍。按照這個計算，把全世界的商業(yè)發(fā)射統(tǒng)統(tǒng)都交給Space X公司都綽綽有余。尋找更多載荷是Space X公司面臨的現(xiàn)實問題，而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)正好填補了這項空白。

由于偏遠欠發(fā)達地區(qū)人口密度低，基礎(chǔ)設(shè)施如電力供應(yīng)、骨干網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)等方面的不完善，一般運營商很難提供普遍服務(wù)。而應(yīng)運而生的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能以極低成本（相對于全球鋪設(shè)蜂窩移動基站）實現(xiàn)全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在經(jīng)濟上顯然切實可行。

“星鏈”計劃是自實現(xiàn)了全球小終端衛(wèi)星電話的摩托羅拉“銥星（Iridium）”系統(tǒng)后，人類面向個人用戶衛(wèi)星通訊的第二次飛躍。

科技巨頭 ? ?搶占灘頭

截至2017年6月，全球互聯(lián)網(wǎng)普及率為51.7%。按地理區(qū)域劃分則為：非洲31.2%、亞洲46.7%、中東58.7%、拉丁美洲和加勒比62.4%、大洋洲69.6%、歐洲80.2%、北美88.1%。由于沙漠、山脈和海洋等環(huán)境因素，世界上還有一半的人口沒有接入互聯(lián)網(wǎng)，信息的匱乏限制了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟文化的發(fā)展。這個龐大的數(shù)字對于任何一家追求未來發(fā)展?jié)摿Φ墓緛碚f都極具誘惑力，未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將成為一個激烈競爭的熱門領(lǐng)域。

中國航天科工集團公司構(gòu)建的以“虹云工程”為代表的天基互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，正在打造一張無差別覆蓋全球的寬帶網(wǎng)絡(luò)。這是一個很好的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐平臺，有助于培育“互聯(lián)網(wǎng)+”航天新興產(chǎn)業(yè)。

作為中國航天科工五大商業(yè)航天工程之一，“虹云工程”產(chǎn)生于中國航天科工此前提出的“福星”計劃?！昂缭乒こ獭痹谥袊状翁岢鼋⒒谛⌒l(wèi)星的低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)，計劃發(fā)射156顆衛(wèi)星，在距離地面1000千米的軌道上組網(wǎng)運行，構(gòu)建一個星載寬帶全球移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?！昂缭乒こ獭本邆渫ㄐ拧?dǎo)航和遙感一體化、全球覆蓋、系統(tǒng)自主可控的特點，能提供極低的通信延時、極高的頻率復(fù)用率，做到真正的全球覆蓋，滿足中國及國際互聯(lián)網(wǎng)欠發(fā)達地區(qū)、規(guī)?；脩魡卧瑫r共享寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)的需求。同時，“虹云工程”也可滿足應(yīng)急通信、傳感器數(shù)據(jù)采集以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、無人化設(shè)備遠程遙控等對信息交互實時性要求較高的應(yīng)用需求。目前，“虹云工程”定位的用戶群體主要是集群，包括飛機、輪船、客貨車輛、野外場區(qū)、作業(yè)團隊以及一些偏遠地區(qū)的村莊、島嶼等。按照規(guī)劃，整個“虹云工程”被分解為“1+4+156”三步。第一步計劃在2018年內(nèi)發(fā)射第一顆技術(shù)驗證星，實現(xiàn)單星關(guān)鍵技術(shù)驗證;第二步到“十三五”末，發(fā)射4顆業(yè)務(wù)試驗星，組建一個小星座，讓用戶進行初步業(yè)務(wù)體驗;第三步到“十四五”末，實現(xiàn)156顆衛(wèi)星組網(wǎng)運行，完成業(yè)務(wù)星座構(gòu)建。預(yù)計2022年底具備全面運營條件，同年完成星座部署。

除了Space X公司和中國航天科工集團公司外，波音公司、臉書、空中客車公司和谷歌公司等科技巨頭都已經(jīng)有了各自的行動計劃和試點項目。