向由

消停了兩個(gè)月，“馬家”的衛(wèi)星又出發(fā)了。8月7日，埃隆·馬斯克的公司SpaceX，完成了星鏈計(jì)劃（starlink）第十次發(fā)射，57顆星鏈衛(wèi)星進(jìn)入低地球軌道，截至目前，星鏈衛(wèi)星已有595顆。

不論星鏈計(jì)劃能否成功，SpaceX走到這一步，已經(jīng)是航天史上的奇跡。

根據(jù)航天領(lǐng)域垂直媒體“小火箭”的統(tǒng)計(jì)，2019年，全球發(fā)射火箭102次，發(fā)射衛(wèi)星406顆。然而，早在今年的上半年，SpaceX發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量，超過了去年的全球總和。

馬斯克又一次顛覆了行業(yè)。SpaceX的優(yōu)勢(shì)是“一箭60星”，即發(fā)射一次火箭，能將60顆星鏈衛(wèi)星送上太空。目前，這門技術(shù)獨(dú)它所有。

根據(jù)星鏈計(jì)劃的規(guī)劃，SpaceX將在今年發(fā)射25次火箭。也就是說，今年還有15次發(fā)射計(jì)劃，約900顆衛(wèi)星正在排隊(duì)上天。

如果說，在2015年馬斯克提出星鏈計(jì)劃時(shí)，受制于當(dāng)年的火箭發(fā)射能力，星鏈計(jì)劃很可懷疑。那么，隨著衛(wèi)星“撒土豆式”地發(fā)到太空，事情變得不簡(jiǎn)單了。

Starlink的前輩們

星鏈計(jì)劃是個(gè)新詞，但衛(wèi)星通訊不是。本質(zhì)上，星鏈計(jì)劃是對(duì)衛(wèi)星通訊的一次升級(jí)換代。

“沒吃過肥豬肉，見過肥豬跑”，這話用在衛(wèi)星通訊很合適。美國(guó)電影中常常出現(xiàn)衛(wèi)星電話，比如反恐電影《孤獨(dú)的幸存者》，在通訊不發(fā)達(dá)的阿富汗，偵察小隊(duì)深入山林。遇到了危險(xiǎn)，中尉麥克·墨菲爬上山頂，打衛(wèi)星電話求助軍方。

打衛(wèi)星電話，是因?yàn)樯搅掷餂]有基站，也就沒有手機(jī)信號(hào)。

爬上山頂，是因?yàn)樾l(wèi)星通訊使用高頻微波，穿透能力弱，樹木就能阻擋。

衛(wèi)星通訊的優(yōu)缺點(diǎn)，大致從中得見。但馬斯克的星鏈計(jì)劃如果成功，會(huì)大大改善信號(hào)問題。

這還要從衛(wèi)星軌道說起。按照高度的不同，通訊衛(wèi)星的軌道大致分成三類，即高、中、低地球軌道。上世紀(jì)50年代人工衛(wèi)星誕生起，最早被盯上的是高地球軌道。

高地球軌道，又叫對(duì)地同步靜止軌道。航天工程的造價(jià)高，這不必多說。但只需要3顆高軌通訊衛(wèi)星，就可以覆蓋全球范圍了。所以，它是那時(shí)的性價(jià)比之選。

高軌通訊衛(wèi)星的帶寬不夠，但在那個(gè)年代，由于用戶少，這個(gè)問題并不明顯。

1965年，第一顆高軌通訊衛(wèi)星發(fā)射，在歐美大陸之間建立了240個(gè)信道，幾乎等同于4個(gè)海底電纜的通信量。是的，那時(shí)的光纖還沒普及，通訊依然靠電纜。

不難發(fā)現(xiàn)，回到通訊大發(fā)展前的20世紀(jì)，衛(wèi)星通訊是要優(yōu)越得多的。

電纜的時(shí)代，基站建設(shè)難度高。盡管電報(bào)的發(fā)明者莫爾斯描述過，電纜會(huì)成為地球的血管或者神經(jīng)，沿大地爬滿每個(gè)角落，從此信息互通，地球成為一個(gè)村?？上敕ㄊ呛玫?，落實(shí)卻不能。

地球上有山區(qū)、荒漠、海洋，電纜和基站難以全面涉足。這還只是自然層面，地球上還有大大小小國(guó)家，材料、技術(shù)、政治等因素，都可以是地面通訊建設(shè)的掣肘。

衛(wèi)星通訊無視地形，豈不穩(wěn)贏？這是很容易想到的。多個(gè)衛(wèi)星通訊項(xiàng)目在上世紀(jì)80年代齊步上馬，比較著名的有Iridium、ORBCOMM和Globalstar系統(tǒng)。

但這，成了業(yè)內(nèi)的一場(chǎng)噩夢(mèng)。

最著名的Iridium項(xiàng)目，中國(guó)譯作“銥”星計(jì)劃，由摩托羅拉公司在1987年提出建設(shè)。定名為“銥”，是因?yàn)樗M銥元素的原子結(jié)構(gòu)，77個(gè)電子圍繞原子核轉(zhuǎn)。但在實(shí)施方案中，經(jīng)過論證，改成了66顆。

和今天的星鏈計(jì)劃一樣，銥星系統(tǒng)是低軌道星座。它們的軌道高度780千米，沿著6條極軌道運(yùn)行，每個(gè)軌道平面上均勻分布11顆衛(wèi)星。1998年，銥星系統(tǒng)投入了使用。

更高的價(jià)格，更差的體驗(yàn)，“天基”對(duì)于普通用戶而言，相當(dāng)沒有競(jìng)爭(zhēng)力。

然而，不到一年，銥星公司被迫破產(chǎn)。

時(shí)間來到了2000年，“天基”與“地基”的競(jìng)爭(zhēng)中，“天基”徹底敗下陣。衛(wèi)星通訊的優(yōu)勢(shì)蕩然無存。

原因在于，地面通訊的發(fā)展太快。1975年，蜂窩網(wǎng)絡(luò)取代了大區(qū)制網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)而言之，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以頻率復(fù)用，大大增加了通信量。80年代后，高質(zhì)量的光纖材料取代了電纜，數(shù)據(jù)傳輸速率直抵極限，私密性還更高。

地面通訊更“賊”的是，基于GSM和CDMA的手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商可以一手賣手機(jī)，一手搞建設(shè)，搶奪了占領(lǐng)手機(jī)市場(chǎng)的黃金期。而銥星計(jì)劃，一定要等衛(wèi)星組網(wǎng)成功才能起作用。

相比基站的建設(shè)，衛(wèi)星通訊系統(tǒng)技術(shù)止步不前。尤其是在成本上，火箭、衛(wèi)星的制造發(fā)射成本居高不下。受迫于此，銥星系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)，依然要求以昂貴的價(jià)格。

更嚴(yán)重的是，銥星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，沒考慮到用戶的大爆發(fā)。依然受制于帶寬不夠，用戶人數(shù)一增加，速率之慢，時(shí)延之長(zhǎng)，與基站相形見絀。

更高的價(jià)格，更差的體驗(yàn)，“天基”對(duì)于普通用戶而言，相當(dāng)沒有競(jìng)爭(zhēng)力。

市場(chǎng)被逐步蠶食，衛(wèi)星通訊落個(gè)吃力不討好。據(jù)說，摩托羅拉公司在銥星系統(tǒng)投入了50億美元。但在將它出售時(shí)，價(jià)格只有2500萬美元。摩托羅拉元?dú)獯髠?，與它齊步建設(shè)的衛(wèi)星系統(tǒng)，也都幾乎齊步退場(chǎng)。

熱 土

“天基”落敗了，但是沒有出局。新世紀(jì)后，馬斯克前，衛(wèi)星通訊一直甘當(dāng)市場(chǎng)配角，而且是悶聲發(fā)大財(cái)那種。

新世紀(jì)后的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，遍及高、中、低地球軌道。高軌通訊衛(wèi)星受制于帶寬不夠，軌道資源有限，并不是新一代衛(wèi)星通訊發(fā)展的重心。目前，較被看好的是中低軌衛(wèi)星通訊，以中軌道的O3b，低軌道的星鏈計(jì)劃和OneWeb最為典型。

衛(wèi)星通訊系統(tǒng)走的是另外兩條盈利路線。一條路是服務(wù)價(jià)格敏感度低的用戶，比如銥星系統(tǒng)，在被收購(gòu)之后，銥星公司與美國(guó)政府往來密切。根據(jù)2017年一份季度報(bào)告顯示，銥星二代有約35.9萬名客戶，來自美國(guó)政府的用戶有10萬名。

另一條路，是服務(wù)于不被基站覆蓋的地區(qū)。O3b計(jì)劃是最直接的。根據(jù)2019年的一份報(bào)告顯示，全球目前還有7億人無法享受通訊服務(wù)，有35億人無法上網(wǎng)。O3b，就是其他30億人的意思（Other 3 billion）。

“O3b”的市場(chǎng)不能輕視，比如在航海、航空、運(yùn)輸業(yè)，緊急救援服務(wù)等領(lǐng)域，通訊是一個(gè)剛需，然而基站不能面面俱到。在這些領(lǐng)域，衛(wèi)星通訊一家獨(dú)大，享受著近于壟斷的市場(chǎng)，利潤(rùn)自然不薄。

不過，地面通訊也沒有停止發(fā)展。新世紀(jì)后，基站數(shù)量繼續(xù)攀升，全球的4G基站達(dá)到了830萬座。它依然覆蓋著最多的通訊市場(chǎng)，并且還在不斷外延。

那么，馬斯克是如何破局的？

馬斯克所進(jìn)行的技術(shù)變革，招招沖向衛(wèi)星通信系統(tǒng)的痛點(diǎn)。降成本是首要的，“豪”如上世紀(jì)的摩托羅拉通信巨頭，也被高昂的成本拖了后腿，可謂是血淋淋的教訓(xùn)。

回過頭看，2018年2月，SpaceX開發(fā)的火箭重型獵鷹成功首飛，并且完成了一級(jí)火箭回收，它的意義現(xiàn)在更加清晰。盡管在當(dāng)時(shí)，輿論更關(guān)注被馬斯克放到太空的特斯拉跑車。還有航天專家說，回收火箭要花的成本比不回收要多。

然而現(xiàn)在，回收一級(jí)火箭的技術(shù)，實(shí)實(shí)在在降低了成本。接著，SpaceX發(fā)明了回收整流罩的技術(shù)，成本進(jìn)一步降低。

馬斯克和 SpaceX COO 格溫·肖特維爾曾透露，在復(fù)用一級(jí)火箭和整流罩的樂觀狀態(tài)下，單顆星鏈衛(wèi)星制造成本低于50萬美元，單次發(fā)射成本降至1500 萬美元。

那么，根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，完全部署 4.2萬顆星鏈衛(wèi)星，需投入衛(wèi)星制造成本210 億美元，發(fā)射成本 105 億美元。如前文所述，銥星發(fā)射了66顆衛(wèi)星，成本約有50億美元。這就足以知道，馬斯克站在巨人肩膀上，同時(shí)又往前走了多遠(yuǎn)。

SpaceX的技術(shù)是顛覆性的，馬斯克又一次攪動(dòng)了潮流。新、老對(duì)手也紛紛進(jìn)入“賽道”。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“元年”

眾多選手就位，誰會(huì)拔得頭籌？那又意味著什么？

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)多學(xué)科交叉的技術(shù)應(yīng)用，SpaceX的核心優(yōu)勢(shì)，是通過回收和一箭多星技術(shù)，成功降低了單星發(fā)射成本，同時(shí)整合火箭與衛(wèi)星的生產(chǎn)全線，再度壓低成本，并且自主權(quán)大。換言之，它的核心優(yōu)勢(shì)在航天方面。

在互聯(lián)網(wǎng)通信方面，星鏈計(jì)劃也有技術(shù)的上限。目前知道的是，在網(wǎng)速上，星鏈可提供約1Gbps/秒的峰值寬帶服務(wù)。在時(shí)延上，星鏈的公測(cè)數(shù)據(jù)在30～80毫秒間，多數(shù)低于50毫秒。

從目前的技術(shù)上限來看，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不能替代4G，更無法替代5G。

這是星鏈衛(wèi)星目前的硬件上限，比較來看，單個(gè)星鏈衛(wèi)星略微勝過一個(gè)4G基站。但在時(shí)延上，與低于10毫秒的5G相比，它依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在下風(fēng)。

假設(shè)星鏈計(jì)劃全部實(shí)現(xiàn)，在近地軌道的數(shù)目是4.2萬顆。在大多數(shù)場(chǎng)景下，它能提供的服務(wù)質(zhì)量，肯定比不上數(shù)量有830萬座之多的4G基站。這是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的原理決定的，基站越多，頻率復(fù)用的程度越大，服務(wù)就越好。

類似的原理上的上限，其實(shí)還有很多。如果和銥星一樣，星鏈直接與終端連接，那么終端體積注定很大。銥星的時(shí)代，人手一個(gè)的大哥大，衛(wèi)星電話還不至于奇怪。放到今天，肯定不行。

從目前的技術(shù)上限來看，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不能替代4G，更無法替代5G。所謂的“天”“地”大戰(zhàn)，更可能是“天”“地”融合，即兩者間的分工合作，在各自占優(yōu)的領(lǐng)域形成互補(bǔ)。

但這一切的前提是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)真的能投入商用。但是顯然，星鏈計(jì)劃是否成功，目前還沒有定數(shù)。根據(jù)SpaceX的規(guī)劃，今年下半年，星鏈將率先在北美實(shí)現(xiàn)商用。馬斯克的故事還能不能講下去，這一步，很關(guān)鍵。

“賽道”上的對(duì)手很多了。中國(guó)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)起步很晚，但如今正在加速追趕。2018 年 12 月，我國(guó)首張國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星移動(dòng)通信終端入網(wǎng)牌照發(fā)放，打破了國(guó)外的長(zhǎng)期壟斷，基本形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈。

在項(xiàng)目上，2018年，“鴻雁”“虹云”“行云”工程紛紛亮相。其中，鴻雁計(jì)劃知名度較高，它由中國(guó)航天科技集團(tuán)主持，分三期建設(shè)，共計(jì) 發(fā)射300余顆衛(wèi)星。但在目前，僅于 2018 年年底成功發(fā)射了首顆“鴻雁星座”。

成本高昂，依然是中國(guó)航天目前的“老大難”。

根據(jù)《2018 中國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)投資報(bào)告》中披露，我國(guó)商業(yè)衛(wèi)星制造成本約為 376 萬美元/ 顆，發(fā)射成本約為470 萬美元/顆。要追上國(guó)際的領(lǐng)先水平，目前還有難度。

不過，中國(guó)在通信方面有優(yōu)勢(shì)，“天”“地”融合的條件具備。政策層面的重視也提高了，今年4月20日，國(guó)家發(fā)改委召開例行在線新聞發(fā)布會(huì)，首次明確了新型基礎(chǔ)設(shè)施的范圍，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被納入通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施范疇。

太空雖然大，但是競(jìng)爭(zhēng)之激烈，不遜于地面種種。通訊行業(yè)的老話說，有線的是無限的，無線的是有限的。太空也如此，軌道資源和頻譜資源，都是不可再生的戰(zhàn)略資源。按照國(guó)際規(guī)則，先占先得，這里沒有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。