彭天放

4月27日晚，北京的夜空迎來(lái)了一批特殊的“訪(fǎng)客”——列隊(duì)整齊的一串“流星”排成肉眼可見(jiàn)的“一字形”緩慢地劃過(guò)天空。4天后，同樣的景象又出現(xiàn)在廈門(mén)的夜空……

盡管很多國(guó)人對(duì)這幕場(chǎng)景感到陌生和驚奇，但國(guó)內(nèi)熟悉航天產(chǎn)業(yè)的人早已在嚴(yán)陣以待這批特殊“訪(fǎng)客”。它們不是UFO，而是來(lái)自美國(guó)一家著名的科技企業(yè)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的衛(wèi)星陣列。6月3日，該公司用一枚“獵鷹9”火箭將“星鏈”計(jì)劃第8批60顆衛(wèi)星送入太空。至此，“星鏈”計(jì)劃成功發(fā)射的衛(wèi)星已近500顆，剛過(guò)其計(jì)劃發(fā)射量的百分之一。

巨型低軌通信星座技術(shù)，正在掀起半個(gè)世紀(jì)以來(lái)一場(chǎng)最大規(guī)模的太空“圈地運(yùn)動(dòng)”。

新“太空競(jìng)賽”

什么是巨型低軌通信星座？——簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)數(shù)量巨大的、運(yùn)行在低地球軌道（高度300～2000公里）的衛(wèi)星組成的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，給地面用戶(hù)提供類(lèi)似“Wi-Fi”效果的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這項(xiàng)技術(shù)有望解決目前地球上超過(guò)80%的面積以及接近50%的人口無(wú)法上網(wǎng)的問(wèn)題。

這種通過(guò)衛(wèi)星給地面用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的技術(shù)，伴隨著上世紀(jì)末“銥星計(jì)劃”的失敗，原本幾乎已被業(yè)界放棄。但隨著衛(wèi)星發(fā)射成本的迅速下降，以及衛(wèi)星本身通信性能的提升，以低軌通信星座為代表的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，近幾年內(nèi)迅速成為了航天產(chǎn)業(yè)中最具商業(yè)潛力和戰(zhàn)略意義的發(fā)展方向。

衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)、天地一體化的“6G”網(wǎng)絡(luò)、跨越國(guó)界的信息服務(wù)能力、金融等行業(yè)的廣闊應(yīng)用前景，伴隨著巨型低軌通信星座技術(shù)，引起了許多國(guó)家和企業(yè)的關(guān)注。

這其中最著名的項(xiàng)目，可能就是“星鏈”計(jì)劃了。太空探索技術(shù)公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克宣稱(chēng)，要用一個(gè)包含42000顆衛(wèi)星組成的巨大星座，組成一個(gè)覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)，為全球人口提供服務(wù)。

截至今年1月，全世界累計(jì)公布的類(lèi)似通信星座項(xiàng)目數(shù)量達(dá)到37個(gè)，涉及至少12個(gè)國(guó)家的30家企業(yè)，擁有具體發(fā)射和部署計(jì)劃的衛(wèi)星總數(shù)超過(guò)34235顆，而且這些數(shù)字還在不斷增加。要知道，自從1957年第一顆人造衛(wèi)星誕生以來(lái)，人類(lèi)在63年的時(shí)間內(nèi)總共發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量，根據(jù)不同的統(tǒng)計(jì)數(shù)字也就9000顆左右，而目前在天上運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量大約只有2000顆。

也就是說(shuō)，這一輪圍繞低軌通信星座展開(kāi)的新“太空競(jìng)賽”，很可能會(huì)讓太空中的衛(wèi)星數(shù)量在短時(shí)間內(nèi)暴增20倍以上。這就帶來(lái)了一個(gè)巨大的問(wèn)題——空間頻率和軌道資源的激烈爭(zhēng)奪。

頻率軌道資源“圈地運(yùn)動(dòng)”

頻率和軌道是衛(wèi)星運(yùn)行中必不可少且極其稀缺的資源。一顆衛(wèi)星所占據(jù)的通信頻率和運(yùn)行軌道，是很難跟其他衛(wèi)星共享的。新發(fā)射的衛(wèi)星必須規(guī)避已有衛(wèi)星的通信頻率和飛行軌道，否則就會(huì)產(chǎn)生通信上的相互干擾，甚至衛(wèi)星相撞的嚴(yán)重事故。2009年2月，俄羅斯西伯利亞上空就發(fā)生了美國(guó)的一顆商用通信衛(wèi)星和俄羅斯一顆報(bào)廢的通信衛(wèi)星劇烈相撞的事故。

近年來(lái)，爆炸式增長(zhǎng)的人造衛(wèi)星數(shù)量和建設(shè)規(guī)模，使太空頻率軌道資源的競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到了前所未有的激烈程度，一場(chǎng)圍繞頻率軌道資源展開(kāi)的太空“圈地運(yùn)動(dòng)”已悄然展開(kāi)。

這場(chǎng)“圈地運(yùn)動(dòng)”的裁判，也就是太空頻率軌道資源的分配者，是聯(lián)合國(guó)專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU），其分配的總原則是“先申報(bào)先使用”。

根據(jù)ITU《無(wú)線(xiàn)電規(guī)則》等相關(guān)條款要求，所有衛(wèi)星系統(tǒng)在投入使用前，必須向ITU申報(bào)并登記其頻率軌道資源的使用信息，即衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料。也就是說(shuō)，頻率軌道使用權(quán)的確認(rèn)不是看發(fā)射日期，而是以申報(bào)通過(guò)的日期順序?yàn)闇?zhǔn)。我國(guó)歷史上就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)這樣的情況——衛(wèi)星率先入軌，但因?yàn)樯陥?bào)晚，只能被迫讓出軌道變成沒(méi)法提供服務(wù)的“流浪衛(wèi)星”。

在通信星座最關(guān)注的非靜止軌道（NGSO）衛(wèi)星領(lǐng)域，根據(jù)ITU在2019年11月公布的數(shù)據(jù)，目前共有224份通信類(lèi)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料，衛(wèi)星總數(shù)達(dá)156298顆，分別集中在Ku（22555顆）、Ka（60688顆）、V（60470顆）、E（12585顆）四個(gè)頻段上?？梢钥闯?，中低軌道Ka和V頻段衛(wèi)星的頻率軌道資源競(jìng)爭(zhēng)已趨于白熱化。

從衛(wèi)星申報(bào)的所屬?lài)?guó)家來(lái)分析，目前法國(guó)、美國(guó)、中國(guó)和英國(guó)4個(gè)國(guó)家申報(bào)資源最多。特別是法國(guó)，雖然沒(méi)有公布明確和具體的衛(wèi)星計(jì)劃，但其頻率軌道儲(chǔ)備最積極，巨型星座最多。此外，加拿大、挪威、列支敦士登、塞浦路斯等國(guó)家也不甘示弱，在多個(gè)頻段和軌道高度儲(chǔ)備資源，待價(jià)而沽。

5月29日，賽迪顧問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心與新浪5G聯(lián)合發(fā)布了《“新基建”之中國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究白皮書(shū)》。白皮書(shū)指出，地球近地軌道可容納共約6萬(wàn)顆衛(wèi)星，其中，太空探索技術(shù)公司等美國(guó)公司已提出明確部署計(jì)劃，到2029年，將合計(jì)完成46100顆衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。

在這輪圍繞太空頻率軌道資源“擠兌式”申報(bào)的背后，隱藏的是世界各國(guó)都陸續(xù)感覺(jué)到的一個(gè)技術(shù)趨勢(shì)——在人類(lèi)目前的技術(shù)條件下，類(lèi)似“星鏈”這種巨型低軌通信星座，很可能是一項(xiàng)具有排他性和極大先發(fā)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)。

什么叫排他性呢？拿軌道來(lái)說(shuō)，原本低地球軌道這片空間一度被認(rèn)為是不那么稀缺的。但在“星鏈”出現(xiàn)之后，情況發(fā)生了變化?！靶擎湣泵看紊陥?bào)就多達(dá)上千條軌道。當(dāng)軌道與頻率“捆綁”在一起后，只要頻率軌道申報(bào)成功，即便衛(wèi)星還沒(méi)發(fā)射升空，后申報(bào)的項(xiàng)目也不能跟前面的產(chǎn)生沖突，需要主動(dòng)避讓?zhuān)@就是排他性。

這么一來(lái)，后發(fā)者想要規(guī)避“星鏈”這種先發(fā)者的頻率和軌道，就會(huì)變得越來(lái)越困難。于是短時(shí)間內(nèi)涌入諸多玩家，爭(zhēng)相競(jìng)爭(zhēng)太空頻率軌道資源，加速布局。

戰(zhàn)略意義

目前，關(guān)于大規(guī)模發(fā)射通信衛(wèi)星星座的盈利能力，在商業(yè)領(lǐng)域依然存在一定的爭(zhēng)議。但是拋開(kāi)短期商業(yè)收益的計(jì)算，爭(zhēng)奪關(guān)鍵的頻率軌道資源對(duì)于發(fā)展通信星座有著重要的戰(zhàn)略意義。

在軍事應(yīng)用方面，2019年年末美國(guó)空軍的一架C-12偵察機(jī)率先發(fā)來(lái)了“星鏈”的使用體驗(yàn)報(bào)告——610兆/秒，這是美國(guó)空軍對(duì)于星鏈網(wǎng)絡(luò)速度的測(cè)試結(jié)果。這個(gè)速度是現(xiàn)在美國(guó)軍用通信標(biāo)準(zhǔn)5兆/秒的122倍。對(duì)比現(xiàn)在5兆/秒網(wǎng)速下美軍的戰(zhàn)斗力，可以想象得到這背后蘊(yùn)藏的巨大軍用潛力。

而截至2019年，美國(guó)空軍已向馬斯克贊助了約3000萬(wàn)美元，用于支持“星鏈”計(jì)劃的軍事用途研發(fā)，并且投入了2.15億美元的專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，用于資助各種類(lèi)似的高速衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目。

在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，一個(gè)全球范圍的通信星座將能掌握航空、航海甚至物聯(lián)網(wǎng)等多種應(yīng)用的數(shù)據(jù)和信息流，可以影響全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)交換的規(guī)則制定權(quán)。因此，各個(gè)國(guó)家在相關(guān)問(wèn)題上非常敏感。

2019年，俄羅斯拒絕了一網(wǎng)（OneWeb，英國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)公司）在其本土建立衛(wèi)星通信站的請(qǐng)求。拒絕的理由是2019年5月由普京總統(tǒng)簽署的一項(xiàng)法案。這項(xiàng)法案要求，所有俄羅斯網(wǎng)絡(luò)流量信號(hào)在傳輸過(guò)程中必須通過(guò)由政府監(jiān)管的通信設(shè)施進(jìn)行。就在同一年，印度政府也拒絕了一網(wǎng)在當(dāng)?shù)夭渴鹦l(wèi)星通信站的申請(qǐng)。可以看出，衛(wèi)星頻率軌道資源爭(zhēng)奪的下一步，將是各國(guó)圍繞未來(lái)信息主導(dǎo)權(quán)的攻防戰(zhàn)爭(zhēng)。

中國(guó)近年來(lái)在航天領(lǐng)域表現(xiàn)不俗。2019年，我國(guó)蟬聯(lián)世界航天發(fā)射次數(shù)的冠軍，航天發(fā)射達(dá)到35次，第二和第三名分別是俄羅斯的25次和美國(guó)的21次。

在以實(shí)際的衛(wèi)星發(fā)射確認(rèn)太空資源的導(dǎo)向之下，近些年來(lái)有很多低軌通信星座項(xiàng)目正在加速部署。2018年年底，航天科工集團(tuán)的“虹云計(jì)劃”，發(fā)射了我國(guó)第一顆低軌寬帶通信衛(wèi)星。來(lái)自航天科技集團(tuán)的“鴻雁計(jì)劃”也預(yù)計(jì)到2023年完成300顆衛(wèi)星的部署。同時(shí)，在這一輪新的太空資源競(jìng)賽之中，民營(yíng)商業(yè)航天靈活、高效的優(yōu)勢(shì)，也將對(duì)布局國(guó)際空間頻率軌道資源發(fā)揮不可忽視的作用。

（摘自《環(huán)球》2020年第13期）