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SpaceX 要发射 12000 颗卫星,能提供无处不在的互联网吗?

上周,马斯克的 SpaceX 执行了一次“猎鹰 9 号”火箭的常规发射任务,这次任务不执行招牌式的第一级火箭回收,发射的也不是什么机密卫星,但比较特别的是,SpaceX 在完成主要任务西班牙 Paz 卫星发射的同时,“搭车”把自己的两枚小型卫星送进了轨道。

上周,马斯克的 SpaceX 执行了一次“猎鹰 9 号”火箭的常规发射任务,这次任务不执行招牌式的第一级火箭回收,发射的也不是什么机密卫星,但比较特别的是,SpaceX 在完成主要任务西班牙 Paz 卫星发射的同时,“搭车”把自己的两枚小型卫星送进了轨道。

这两颗卫星昵称是比利时侦探漫画《丁丁历险记》主角的名字,“丁丁-a”和“丁丁-b”,他们是 SpaceX “星链”(Starlink)计划的一部分。这两个卫星会在接下来一年内进行对地面的通信测试,在计划中,未来两年 SpaceX 还将发射 12000 颗这样的卫星进入轨道,目的就是给全球的用户推出无处不在的高速互联网服务。

就项目规模来说,“星链”计划是非常惊人的。自从苏联 1957 年发射第一个人造地球卫星之后,截止 2013 年人类一共发射了大约 4600 颗卫星,其中有大约 3600 颗已经失效或废弃。但在“星链”计划里,第一部分就需要向 1110 公里到 1325 公里的近地轨道发射 4425 颗卫星,在 2024 年的远期计划里,还需要向 340 公里的近地轨道上发射 7518 个类似的卫星。

在 SpaceX 向联邦通信委员会提交的申请里详细描述了这个计划。报告称,这些卫星将是发射 Ku 、Ka 和 V 波段微波信号的通信卫星,卫星将使用相控阵天线,可以无需机械旋转部件向多个用户提供微波信号瞄准。所有的卫星之间将互相通信形成网络,不同轨道之间的卫星也可以互联消除延迟,最终可以实现向全球任意地区的用户提供 1Gbps 带宽的互联网服务。

在实际的服务中,用户将从 SpaceX 购买一个披萨盒子大小的终端,这种终端相当于接受卫星电视的天线,但使用性能更强的相控阵天线,把微波信号转换成普通 WiFi 信号供用户使用。

从 SpaceX 提交的申请和报告中看,“星链”计划理论上的性能非常高。

美国联邦通信委员会一次性批准了 Ka、Ku 波段的使用权,这两个波段比手机使用的 5G 标准波段宽得多,理论上可以支持大数据量的卫星地面信号互通;同时因为频率较高,可以把卫星天线做大而地面接收终端做小。

计划中的卫星性能非常高。因为轨道较低,单颗卫星需要在飞跃用户的几分钟内连续瞄准用户,还要提供 1Gbps 的带宽,这样性能的卫星现在并没有可以参考的样本。

“星链”计划第二阶段在 340 公里的低轨道部署的 7518 颗卫星,将主要用于提升带宽和消除延迟,而发射这 7500 颗卫星需要执行多少次火箭发射目前还不好估计,但数字一定很惊人。

SpaceX 称,初期只要发射 800 颗卫星入轨,“星链”计划就可以初步提供服务,只不过速度会略慢,靠近南极、北极的地区暂时没有服务。同时为了向政府承诺不会让如此多的卫星霸占轨道,SpaceX 称“星链”计划里的卫星都具有轨道控制推进器,可以在退役或故障 1 年后落入大气层烧毁,而不是成为太空垃圾。

“星链”计划听起来非常惊人,但这么计划的不止一家。创业卫星公司 WorldVu 也推出了一个卫星互联网计划 OneWeb,计划在 1200 公里的近地轨道部署 650 颗卫星,卫星大小相当于一个冰箱,重约 200 千克,可以向用户提供 50Mbps 带宽的互联网服务。目前 OneWeb 已经获得了 17 亿美元的投资,投资方来自高通、软银等公司。另外,三星也有一个 4600 颗卫星的星座计划。

另外,Google 曾经计划的气球互联网,Facebook 计划的无人机互联网,都是原理上差不多的计划。

这些星座计划愿望都非常美好。一方面,大批量的卫星生产可以让卫星的单价大幅降低,从目前的数千万美元降低到百万美元;另一方面,包括 SpaceX、蓝色起源在内的私人航天公司越来越多,发射火箭入轨将会越来越便宜。SpaceX 预计,到 2025 年,卫星互联网服务会给公司带来 300 亿美元的年营收,发射业务借助这股东风也会达到 50 亿美元的规模。

按时间来计算,2025 年会很快到来,但目前只有两颗卫星上天,计划最终实现看起来还很远。但一旦实现,可能会威胁现有宽带运营商的生意,因为地面上需要的光缆、交换机都不再是必须的了。

但飞在天上的卫星也不是万能的。马斯克在 2016 年“星链”计划刚刚公布的时候就说,可能不会在中国大陆开展业务。因为显而易见的原因,马斯克认为这项服务不会得到政府的许可。他同时说,“如果他们不安,可以把我们的卫星炸掉。所以我们可能不该在那里提供服务。”

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