征服浩瀚的星空一直是人類的遠(yuǎn)大夢想,2015年由馬斯克旗下的SpaceX第一次發(fā)布了Starlink——星鏈計劃。該計劃目的是在2027年11月前通過將12000顆小型衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道,通過互相間的激光通信,實現(xiàn)覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。由數(shù)以萬計的星鏈人造衛(wèi)星組成的通信網(wǎng)絡(luò),使所有衛(wèi)星連成一個“星座”,為全世界每個角落提供可靠的互聯(lián)網(wǎng)通信連接。星鏈互聯(lián)網(wǎng)將開辟通信互聯(lián)領(lǐng)域新領(lǐng)域,想要顛覆傳統(tǒng)電信產(chǎn)業(yè)仍須待時日。
SpaceX的星鏈計劃
SpaceX的衛(wèi)星發(fā)射計劃分為兩步,首批次將向1150km軌道高度發(fā)射1600顆衛(wèi)星,第二批共計劃發(fā)射2825顆衛(wèi)星,并將其分別安置在1110km、1130km、1275km和1325km這四個軌道高度上。后續(xù)仍準(zhǔn)備在目前已發(fā)射的1584顆的基礎(chǔ)上再增加3萬顆,最終使衛(wèi)星總量達(dá)到約4.2萬顆。
星鏈互聯(lián)網(wǎng)計劃表
從建設(shè)速度而言,SpaceX已經(jīng)發(fā)射了近600顆Starlink衛(wèi)星上天,目前已有1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道,星鏈已經(jīng)可以開啟部分應(yīng)用。據(jù)星鏈官網(wǎng)介紹,星鏈的alpha測試只針對華盛頓州的鄉(xiāng)村地區(qū)開放,這些測試將給SpaceX提供數(shù)據(jù)評測其市場表現(xiàn)。5G通信的優(yōu)勢是網(wǎng)速快與延遲低,缺點是覆蓋范圍受限。很顯然衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃,最大的優(yōu)勢是能夠覆蓋全球,在5G未能觸及的偏遠(yuǎn)地區(qū)尤為實用。
網(wǎng)速與延遲方面,按照馬斯克最初的設(shè)想,星鏈的網(wǎng)速最高可以實現(xiàn)1Gbps,是目前平均網(wǎng)速的180倍。但根據(jù)目前的測試情況,理想和現(xiàn)實仍存在一定差距。根據(jù)美國民間測試,目前星鏈最高下載速度達(dá)到了60.24Mbps,最慢則為35.49Mbps。上傳速度從最低的4.58Mbps到17.70Mbps不等,而延遲則從31毫秒到94毫秒不等。雖然還未能達(dá)到5G的理想網(wǎng)速和延遲,無法滿足自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等低延時場景應(yīng)用,但已能支持4K視頻和游戲。SpaceX的官方測試數(shù)據(jù)顯示,星鏈互聯(lián)網(wǎng)下行速度可以達(dá)到1440Mbps,已經(jīng)達(dá)到了5G的平均水平。目前星鏈互聯(lián)網(wǎng)的衛(wèi)星數(shù)量尚未布署完備是影響速率的重要因素。
成本與資費方面,Starlink在批量生產(chǎn)的情況下能將組網(wǎng)成本降到60億美元/5年(衛(wèi)星壽命5年),已經(jīng)可以開始和海底光纜競爭。馬斯克和格溫·肖特維爾近期都曾透露過,每顆星鏈衛(wèi)星制造成本已經(jīng)遠(yuǎn)低于50萬美元。如果按照25萬美元/顆、每次發(fā)射成本1500萬美元(復(fù)用一級火箭、復(fù)用整流罩狀況下,合計每批部署的總費用3000萬美元)來估算,全部部署完成4.2萬顆,大約只需要投入230億美元。完成所有計劃的成本甚至低于一條海底光纜,且不需要基站費用。按照SpaceX的估算,整個星鏈計劃的建成需100億美元架構(gòu)一張覆蓋全球、服務(wù)億萬用戶的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò),遠(yuǎn)少于一家電信運營商每年的網(wǎng)絡(luò)布設(shè)和運維費用。組網(wǎng)后星鏈互聯(lián)網(wǎng)每年將為公司帶來將超過300億美元的收入。
更低的通信延遲、更簡單的通信模式、更廣闊的通信范圍使得星鏈互聯(lián)網(wǎng)成為填補(bǔ)互聯(lián)網(wǎng)市場空白的優(yōu)秀方案。但隨之而來的頻軌資源稀缺、太空垃圾以及光污染問題仍亟待解決。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)掀起發(fā)展熱潮
目前,基于頻軌資源稀缺及其商業(yè)潛力,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已成為各大企業(yè)的關(guān)注焦點,星鏈互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)在未來將面臨大量競爭。世界首富貝索斯早在2000年就成立了商業(yè)太空運營業(yè)務(wù)公司藍(lán)色起源(BlueOrigin),而藍(lán)色起源的衛(wèi)星發(fā)射計劃Project Kuiper,計劃發(fā)射3236顆寬帶通信衛(wèi)星至近地軌道,為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供高速互聯(lián)網(wǎng)。此外據(jù)CNBC報道,英國政府已承諾5億美元,重振破產(chǎn)衛(wèi)星創(chuàng)業(yè)公司OneWeb,決心以此超越馬斯克的星鏈。
我國也密集出臺相關(guān)支持行政策文件,積極部署衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2016年11月,在馬斯克提出星鏈計劃概念后的一年,航天科技、航天科工紛紛提出自己的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃,并進(jìn)行了試驗星發(fā)射。自此陸續(xù)推出的鴻雁、虹云、行云等工程,標(biāo)志著我國新型衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)布局啟動,構(gòu)建全球覆蓋、天地融合、安全可靠的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需求呼之欲出。從制造、發(fā)射成本方面來看,美國更占優(yōu)勢,國內(nèi)商用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)廠商仍需奮起直追?!?018中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)投資報告》估計,我國商業(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,均遠(yuǎn)高于美國。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)核心應(yīng)用場景廣泛,商業(yè)化具有發(fā)展空間,可廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)通信、海洋作業(yè)及科考寬帶、航空寬帶和災(zāi)難應(yīng)急通道等行業(yè),將開辟通信互聯(lián)的新領(lǐng)域,填補(bǔ)全球互聯(lián)網(wǎng)市場的龐大空白。2027年12000顆SpaceX衛(wèi)星將部署完成,曾經(jīng)只能在科幻片中領(lǐng)略到衛(wèi)星太空聯(lián)網(wǎng)的壯觀場景,也許真的會變成現(xiàn)實。