電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）如今，人們已經正式進入到了信息時代，通信的便捷性讓全球距離都變小了，與此同時，也帶來了信息大爆炸。不過在信息時代的背后，衛(wèi)星成為支持通信的重要一環(huán)。就在兩會期間，全國政協(xié)委員、北京航空航天大學教授張濤表示，要建設高中低軌衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)、天地網(wǎng)絡深度融合、空天地海一體化的網(wǎng)絡，盡快盡早布局中國版“星鏈”衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

圖源：央視網(wǎng)

為何要建設中國版“星鏈”，張濤也透露了原因，主要是需要中國在這場空間資源競爭和6G時代競賽中占據(jù)主動。并且“星鏈”低軌衛(wèi)星組網(wǎng)相對傳統(tǒng)高軌通信衛(wèi)星有著成本低、時延短、損耗小的優(yōu)勢，而其覆蓋范圍和建設效率遠遠大于地面5G通信基站。

“星鏈”計劃與有限的資源

所謂的“星鏈”計劃是馬斯克在2014年提出的，通過發(fā)射12000顆低軌通信衛(wèi)星，組成一個覆蓋全球的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，號稱可以媲美地面的5G通信基站，未來也有可能被當作6G通信的解決方案。

當時有許多人認為馬斯克在說大話，但如今來看，馬斯克的SpaceX已經累計發(fā)射了近2300顆“星鏈”衛(wèi)星，他們在玩真的，并且如今保持著每月發(fā)射1-2次，每次發(fā)射60顆左右，還將發(fā)射數(shù)量從原來的12000顆，提高至42000顆。

不僅是SpaceX，還有如美國亞馬遜“柯伊伯項目”、英國衛(wèi)星通信公司的“OneWeb”、波音衛(wèi)星、Viasat等許多歐美企業(yè)已經開展低軌衛(wèi)星組網(wǎng)的組局，不僅可以用來提供通信、氣象觀測等功能，還能為地面、海洋及空中提供導航與定位等服務。

甚至在近期的俄烏沖突中，這些低軌衛(wèi)星發(fā)揮了重要的作用。烏克蘭大量通信設施遭到破壞后，SpaceX的星鏈服務幫助烏克蘭能夠照常使用寬帶服務，這也讓烏克蘭不至于與世界失去聯(lián)系。

顯然，這些衛(wèi)星已經開始在方方面面中發(fā)揮了作用，并且對于中國而言，加速建設“星鏈”是有必要的。這里不僅是為了今后的6G時代做準備，更是因為地球衛(wèi)星軌道資源有限且不可再生。

根據(jù)國際電信聯(lián)盟規(guī)定，衛(wèi)星頻率及軌道使用權采用“先登先占”規(guī)則，即誰先發(fā)射了衛(wèi)星，那這條軌道就是誰的。

同時，根據(jù)計算，以赤道同步軌道為例，同步軌道衛(wèi)星最多不會超過120個，每隔三度一顆，再多的話可能會產生太空的交通事故。2021年7月份與10月份，SpaceX的星鏈衛(wèi)星險些與我國空間站相撞，而在2020年10月，SpaceX也與Oneweb的一顆衛(wèi)星險些碰撞，這些事件都已經表明太空軌道資源已經很緊張了。

據(jù)權威估計，地球近地軌道可容納約6萬顆衛(wèi)星，到了2029年，地球近地軌道預計將部署總計約57000顆低軌衛(wèi)星。在SpaceX、亞馬遜等企業(yè)的計劃下，這一進度將大大提前。

中國的衛(wèi)星計劃

中國也看到了這個太空互聯(lián)網(wǎng)的重要性，在2016年，中國便已經有意建設自己的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡，并發(fā)起了鴻雁星座虹云工程、天啟一號等多個衛(wèi)星星座計劃。

2020年4月，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡基礎設施的代表之一，首次被納入新基建信息基礎設施的范疇，標志著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設已經上升為國家戰(zhàn)略性工程。目前，國內已經有超過1.5萬家經營范圍包含“衛(wèi)星、航天”的相關企業(yè)。

到了2021年3月份，國家“十四五規(guī)劃和2035遠景目標”中再次明確提出要“打造全球覆蓋、高效運行的通信、導航、遙感空間基礎設施體系”。

到了近期，西昌衛(wèi)星火箭發(fā)射中心開了個好頭，長征二號丙運載火箭將7顆衛(wèi)星采用一箭多星的方式成功將其送到了太空的指定位置，而這些衛(wèi)星除了有一顆商業(yè)衛(wèi)星外，其余都是通信衛(wèi)星，意味著我國在衛(wèi)星通信領域中又邁進了一大步。

這一技術的突破，也讓中國成為全球第四個掌握一箭多星火箭衛(wèi)星技術的國家，其余六顆通信衛(wèi)星也將完成多星聯(lián)網(wǎng)、通信遙感一體化的工作，建成國內首個低軌寬帶通信試驗星座，地面通信設施與衛(wèi)星通信技術融合初步成型。

同時，就在前幾天，長征八號遙二火箭在文昌順利升空，這艘火箭也創(chuàng)下了中國航天“一箭多星”的最高紀錄，達到了同一艘火箭搭載22顆衛(wèi)星。此前電子發(fā)燒友也曾報道過其中一顆完全由學生為主導制造的衛(wèi)星，便是搭乘這艘火箭升入太空。

盡管中國的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)應用雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭較好，當前已經擁有高通量衛(wèi)星資源總容量達到了70Gbps以上，可以在航空、海事、應急、能源、生態(tài)環(huán)保等多個領域提供服務。

具體在作用上，比如軍事上，野外訓練作戰(zhàn)時，如果能夠連接星鏈衛(wèi)星網(wǎng)絡，那么就能實現(xiàn)在全球任意地點都可以自由通訊，在情報實時共享上更快一步。

還有在救災上，比如在此前河南抗災時，國內觸動了“翼龍-2H”無人機作為空中基站幫助受災地區(qū)恢復公網(wǎng)通訊，效果顯著。但無人機的出動需要時間，范圍有限，同時也受到續(xù)航的影響，無法全天候覆蓋所有區(qū)域。如果將“星鏈”網(wǎng)絡搭建成功，即便再次發(fā)生意外天災，通訊網(wǎng)絡都不會中斷。

龐大市場與技術瓶頸

與此同時，太空互聯(lián)網(wǎng)在未來的市場非常廣闊，將這一網(wǎng)絡建設完成后，全球許多偏遠地區(qū)沒有網(wǎng)絡基礎設施的用戶也將可以享受到網(wǎng)絡服務。據(jù)統(tǒng)計，海外市場受到數(shù)字鴻溝驅動，平均移動寬帶人口普及率少于48%。而我國受物聯(lián)網(wǎng)與有限軌道資源驅動，預計2021-2035年衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)總產值可以達到9337.7億美元（約合59010.5億人民幣）。

低軌衛(wèi)星也能與5G形成無縫銜接的通信網(wǎng)絡。如今5G處于毫米波頻段，而太赫茲波適用于衛(wèi)星通信，這將在未來6G通信和空調一體化信息網(wǎng)絡中發(fā)揮重要作用。

低軌衛(wèi)星高通量系統(tǒng)技術發(fā)展也將實現(xiàn)吞吐量提升、高穩(wěn)定性與低時延。再通過AI與云計算技術的衛(wèi)星系統(tǒng)自主任務控制降低了衛(wèi)星任務管理成本，也解決了衛(wèi)星數(shù)量增多后帶來的數(shù)據(jù)量指數(shù)型暴漲的問題。

此外，衛(wèi)星制造業(yè)的發(fā)展，也將帶動諸多半導體行業(yè)共同進步，其核心器件包括核心包含FPGA、功率放大器、基帶、射頻、DSP、陀螺儀、角加速度傳感器、SoC等，并且對于這些商用芯片也提出了低成本、小體積、高質量的需求。

當然，目前來看，國內的商業(yè)衛(wèi)星相比SpaceX等國際頭部企業(yè)還有一定技術差距，比如SpaceX可以實現(xiàn)一箭60星，并且也實現(xiàn)了火箭回收技術，在成本上具有極大優(yōu)勢。

不過對于國內的衛(wèi)星技術，也不必妄自菲薄。以長征二號丙運載火箭為例，雖然只是一箭7星，但星鏈計劃的衛(wèi)星重量達到220-380公斤，而國產衛(wèi)星平均重量為190公斤，重量更輕。

帶寬更大，星鏈計劃的衛(wèi)星帶寬達到20GB，而長征二號丙發(fā)射的衛(wèi)星帶寬達到了40GB。同時最重要的一點是，這次發(fā)射的衛(wèi)星將結合地面上的5G網(wǎng)絡，嘗試構建“天地融合”的一體化網(wǎng)絡。

有業(yè)內專家認為，當前我國正處于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)1.0階段，天網(wǎng)主要作為地面基站的補充覆蓋，為偏遠地區(qū)提供網(wǎng)絡支持。到了2.0階段，從全球范圍的遠距離傳輸來看，天網(wǎng)將比地面光線時延更低，跨境和跨州貿易與聯(lián)系將更為順暢。到了3.0階段，天網(wǎng)反而將成為基礎網(wǎng)絡與骨干網(wǎng)絡，地網(wǎng)基站作為天網(wǎng)補充，負責“最后一公里”的信號傳輸，主要數(shù)據(jù)傳輸將依賴于天網(wǎng)。

寫在最后

此次的馬斯克提出的“星鏈”計劃正在受到全球的認可，并且也在此次俄烏沖突中實現(xiàn)了其價值，但中國需要建設自己的“星鏈”，并且還應該盡快盡早地推進這一計劃的實現(xiàn)，不僅因為太空軌道資源有限，更是因為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設，關乎未來網(wǎng)絡空間的主權。