破風(fēng)

全球星鏈布局在即

一個(gè)平靜的下午，交易員史帝夫突然抬頭，注意到屏幕上通知，股票板上有一群人準(zhǔn)備炒作一只美股?！疤昧?，我又可以大賺一筆！”在其他股民的訂單送出之前，他已經(jīng)提前數(shù)十毫秒，將自己的訂單輸入納斯達(dá)克系統(tǒng)。

接著股價(jià)果然如預(yù)料上漲，他也順利地套利了結(jié)。當(dāng)交易的腎上腺素褪去，他覺(jué)得肚子餓了。于是掉轉(zhuǎn)船頭，開船出去吃海鮮。他不用坐在交易廳或者網(wǎng)絡(luò)遍布的市區(qū)，僅僅從太平洋上的一艘小船上領(lǐng)先其他人進(jìn)行交易，是因?yàn)槭褂昧诵l(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)星鏈Starlink。

星鏈?zhǔn)荢paceX的姊妹公司，其實(shí)還在測(cè)試中，不過(guò)即將完成第一階段的部署。3月14日早上，一臺(tái)SpaceX 獵鷹9號(hào)火箭將60顆星鏈人造衛(wèi)星送至軌道上，并且成功地在海上降落，結(jié)束創(chuàng)紀(jì)錄的任務(wù)。 這一臺(tái)獵鷹9號(hào)是 SpaceX 旗下發(fā)射與降落共9 次的老兵。日前，另一臺(tái)獵鷹 9 號(hào)也完成遞送 60 顆星鏈衛(wèi)星至軌道，讓 SpaceX 越來(lái)越接近其初步規(guī)劃的 1440 顆衛(wèi)星“星座”。

當(dāng)前地球的軌道上有約 2000 顆人造衛(wèi)星，而星鏈要額外增加 1440 顆！事實(shí)上根據(jù)星鏈最新的計(jì)劃，預(yù)計(jì)在 2025 年之前發(fā)射 1.2 萬(wàn) 顆人造衛(wèi)星，后續(xù)再考慮發(fā)射 3 萬(wàn)顆，總計(jì) 4.2 萬(wàn)顆人造衛(wèi)星！為什么要這么多衛(wèi)星？因?yàn)樾擎準(zhǔn)褂玫牡蛙壍溃↙ow Earth Orbit， LEO）衛(wèi)星，離地面近，因此需要大量衛(wèi)星才能覆蓋全球。這跟傳統(tǒng)衛(wèi)星非常不同。

傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是由地球同步衛(wèi)星（geosynchronous satellite，簡(jiǎn)稱 GEO 衛(wèi)星）發(fā)送，這類衛(wèi)星固定在地球的相對(duì)位置上，離地距離超過(guò)2萬(wàn)公里，可以涵蓋很大的區(qū)域范圍，因此只要數(shù)十顆就能涵蓋整個(gè)地球，但相對(duì)的頻寬比較小。

而且由于衛(wèi)星離地太高，地面必須用大體積的天線才能接收到訊號(hào)。 若改用近地的 LEO 衛(wèi)星，無(wú)法固定在地球的相對(duì)位置上，涵蓋范圍也比較小，因此需要大量衛(wèi)星組成一個(gè)“小行星帶”才能服務(wù)全地球，但優(yōu)點(diǎn)是地面接收器可以大幅度縮小。

GEO是圖中的高軌道衛(wèi)星，而LEO是低軌道衛(wèi)星。傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)公司為何不用 LEO 衛(wèi)星呢？因?yàn)樗麄儧](méi)有SpaceX星艦，SpaceX與星鏈?zhǔn)囚~水關(guān)系，火箭與衛(wèi)星互補(bǔ)。SpaceX 開發(fā)出可回收的火箭，大大降低了運(yùn)貨至太空的成本，破壞了太空運(yùn)輸業(yè)行情，然而其最大顧客通訊衛(wèi)星業(yè)卻來(lái)不及反應(yīng)。

SpaceX在2012 年就已預(yù)見(jiàn)未來(lái)可能會(huì)無(wú)貨可送。而LEO衛(wèi)星貌似最好的選擇，LEO 離地面近，涵蓋的區(qū)域較小，而且容易因大氣摩擦而損耗，使用期限短，屬于長(zhǎng)期客戶。星鏈的衛(wèi)星預(yù)期壽命5年，以3萬(wàn)顆衛(wèi)星計(jì)算每年需補(bǔ)充六千顆衛(wèi)星。這對(duì)傳統(tǒng)的衛(wèi)星業(yè)者是天文數(shù)字，但這些對(duì)SpaceX不是問(wèn)題。它發(fā)射成本低。

LEO衛(wèi)星更輕，可以標(biāo)準(zhǔn)化與量產(chǎn)。如果說(shuō)生產(chǎn)傳統(tǒng)GEO衛(wèi)星像是打造手工超跑，那么做 LEO衛(wèi)星就像是量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型轎車。預(yù)估60 顆星鏈衛(wèi)星的生產(chǎn)加發(fā)射成本低于三千萬(wàn)美元。

衛(wèi)星填補(bǔ)了火箭的空艙率，降低了SpaceX的單位成本。而 SpaceX 的低發(fā)射成本也提高了星鏈的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。雙方可以擴(kuò)大彼此的規(guī)模，進(jìn)而持續(xù)壓低成本。而且 SpaceX 還可以用星鏈來(lái)測(cè)試成本，即便火箭發(fā)射失敗，損失也不至于太慘重。例如一開始提到的獵鷹9號(hào)，原本規(guī)劃是能重復(fù)發(fā)射 10 次，但很明顯還沒(méi)有做到這一步，可重復(fù)使用的次數(shù)也就2～3次。

平價(jià)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)說(shuō)起來(lái)容易，目前還有許多未知的挑戰(zhàn)。例如用戶如何連上網(wǎng)絡(luò)？LEO 衛(wèi)星無(wú)法與地球同步運(yùn)行，而是以每小時(shí) 17500 英里的速度飛馳。而用戶的需求首先是必須一開機(jī)就能快速接上衛(wèi)星，同步資料，這需要一顆衛(wèi)星消逝在地平線之前轉(zhuǎn)接下一顆衛(wèi)星才行。要解決此問(wèn)題，首先需要衛(wèi)星數(shù)量多，未來(lái)的數(shù)量將是今天的數(shù)十倍。

其次，用戶花約 500 美元，會(huì)取得一個(gè)相控陣列衛(wèi)星地面站，類似于現(xiàn)在的“小鍋蓋”。地面站能自動(dòng)“掃描”天空，找到最適合的衛(wèi)星，連線，并追著衛(wèi)星的位置轉(zhuǎn)動(dòng)。前一顆衛(wèi)星下線，會(huì)通知地面站下一顆要連接的衛(wèi)星的位置，周而復(fù)始。

根據(jù)初期的測(cè)試，目前第一批用戶反應(yīng)良好，許多匯報(bào)下載速率約 160 Mbps，上傳速度超過(guò) 15 Mbps，而延遲（latency）則在 40 毫秒以內(nèi)?？梢哉f(shuō)是與傳統(tǒng)寬帶及 4G 網(wǎng)絡(luò)不相上下，延遲性則更勝一籌。然而頻寬是衛(wèi)星的硬傷。未來(lái)用戶增加時(shí)，會(huì)分掉衛(wèi)星的頻寬怎么辦？答案還是規(guī)模：發(fā)射更多衛(wèi)星！

衛(wèi)星的頻寬可以疊加。越多衛(wèi)星覆蓋同一區(qū)域，頻寬越大。因此星鏈將在不同高度部署衛(wèi)星。根據(jù)星鏈提交的計(jì)劃，其第一階段的衛(wèi)星將在離地 550公里至 1275 公里之間，分 5 層部署 4408 顆衛(wèi)星。第二階段則在非常低軌道的 335 ～345 公里，分 3 層部署 7518 顆衛(wèi)星。因此同一用戶的頭頂將有數(shù)顆不同高度的衛(wèi)星。

未來(lái)各國(guó)低軌道衛(wèi)星將包裹全球

更驚人的是，目前星鏈正在研發(fā)衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的鐳射資料傳輸系統(tǒng)。如果成真，則流量可以進(jìn)一步分散：一顆衛(wèi)星滿載時(shí)，可以呼叫其他衛(wèi)星分擔(dān)流量。衛(wèi)星之間要傳輸資料，必須同步移動(dòng)。因此可以想像星鏈的終極形態(tài)，是形成包圍地球的 8 個(gè)層，就像包著巧克力的 8 層包裝紙。

除了自動(dòng)追蹤衛(wèi)星、頻寬疊加、衛(wèi)星互連技術(shù)之外，星鏈的衛(wèi)星可以在脫離火箭后自己移動(dòng)到軌道定位、自動(dòng)趨避碰撞物、自動(dòng)微調(diào)位置，以及在退役時(shí)自動(dòng)脫離軌道，墜下大氣層，并焚燒至少 75%。