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马斯克的星链计划能成功吗?

来源:《南风窗》 编辑:向由 时间:2020-09-16

8月18日,“猎鹰9”号火箭搭载58颗“星链”卫星、3颗“天空”对地观测卫星从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空

消停了两个月,“马家”的卫星又出发了。8月7日,埃隆·马斯克的公司SpaceX,完成了星链计划(starlink)第十次发射,57颗星链卫星进入低地球轨道,截至目前,星链卫星已有595颗。

不论星链计划能否成功,SpaceX走到这一步,已经是航天史上的奇迹。

根据航天领域垂直媒体“小火箭”的统计,2019年,全球发射火箭102次,发射卫星406颗。然而,早在今年的上半年,SpaceX发射的卫星数量,超过了去年的全球总和。

马斯克又一次颠覆了行业。SpaceX的优势是“一箭60星”,即发射一次火箭,能将60颗星链卫星送上太空。目前,这门技术独它所有。

根据星链计划的规划,SpaceX将在今年发射25次火箭。也就是说,今年还有15次发射计划,约900颗卫星正在排队上天。

如果说,在2015年马斯克提出星链计划时,受制于当年的火箭发射能力,星链计划很可怀疑。那么,随着卫星“撒土豆式”地发到太空,事情变得不简单了。

Starlink的前辈们

星链计划是个新词,但卫星通讯不是。本质上,星链计划是对卫星通讯的一次升级换代。

“没吃过肥猪肉,见过肥猪跑”,这话用在卫星通讯很合适。美国电影中常常出现卫星电话,比如反恐电影《孤独的幸存者》,在通讯不发达的阿富汗,侦察小队深入山林。遇到了危险,中尉麦克·墨菲爬上山顶,打卫星电话求助军方。

打卫星电话,是因为山林里没有基站,也就没有手机信号。

爬上山顶,是因为卫星通讯使用高频微波,穿透能力弱,树木就能阻挡。

卫星通讯的优缺点,大致从中得见。但马斯克的星链计划如果成功,会大大改善信号问题。

这还要从卫星轨道说起。按照高度的不同,通讯卫星的轨道大致分成三类,即高、中、低地球轨道。上世纪50年代人工卫星诞生起,最早被盯上的是高地球轨道。

高地球轨道,又叫對地同步静止轨道。航天工程的造价高,这不必多说。但只需要3颗高轨通讯卫星,就可以覆盖全球范围了。所以,它是那时的性价比之选。

高轨通讯卫星的带宽不够,但在那个年代,由于用户少,这个问题并不明显。

1965年,第一颗高轨通讯卫星发射,在欧美大陆之间建立了240个信道,几乎等同于4个海底电缆的通信量。是的,那时的光纤还没普及,通讯依然靠电缆。

不难发现,回到通讯大发展前的20世纪,卫星通讯是要优越得多的。

电缆的时代,基站建设难度高。尽管电报的发明者莫尔斯描述过,电缆会成为地球的血管或者神经,沿大地爬满每个角落,从此信息互通,地球成为一个村。可想法是好的,落实却不能。

地球上有山区、荒漠、海洋,电缆和基站难以全面涉足。这还只是自然层面,地球上还有大大小小国家,材料、技术、政治等因素,都可以是地面通讯建设的掣肘。

卫星通讯无视地形,岂不稳赢?这是很容易想到的。多个卫星通讯项目在上世纪80年代齐步上马,比较著名的有Iridium、ORBCOMM和Globalstar系统。

但这,成了业内的一场噩梦。

最著名的Iridium项目,中国译作“铱”星计划,由摩托罗拉公司在1987年提出建设。定名为“铱”,是因为它模拟铱元素的原子结构,77个电子围绕原子核转。但在实施方案中,经过论证,改成了66颗。

和今天的星链计划一样,铱星系统是低轨道星座。它们的轨道高度780千米,沿着6条极轨道运行,每个轨道平面上均匀分布11颗卫星。1998年,铱星系统投入了使用。

更高的价格,更差的体验,“天基”对于普通用户而言,相当没有竞争力。

然而,不到一年,铱星公司被迫破产。

时间来到了2000年,“天基”与“地基”的竞争中,“天基”彻底败下阵。卫星通讯的优势荡然无存。

原因在于,地面通讯的发展太快。1975年,蜂窝网络取代了大区制网络,简而言之,蜂窝网络可以频率复用,大大增加了通信量。80年代后,高质量的光纤材料取代了电缆,数据传输速率直抵极限,私密性还更高。

地面通讯更“贼”的是,基于GSM和CDMA的手机通讯网络,运营商可以一手卖手机,一手搞建设,抢夺了占领手机市场的黄金期。而铱星计划,一定要等卫星组网成功才能起作用。

相比基站的建设,卫星通讯系统技术止步不前。尤其是在成本上,火箭、卫星的制造发射成本居高不下。受迫于此,铱星系统进入市场,依然要求以昂贵的价格。

更严重的是,铱星系统的设计,没考虑到用户的大爆发。依然受制于带宽不够,用户人数一增加,速率之慢,时延之长,与基站相形见绌。

更高的价格,更差的体验,“天基”对于普通用户而言,相当没有竞争力。

市场被逐步蚕食,卫星通讯落个吃力不讨好。据说,摩托罗拉公司在铱星系统投入了50亿美元。但在将它出售时,价格只有2500万美元。摩托罗拉元气大伤,与它齐步建设的卫星系统,也都几乎齐步退场。

热 土

“天基”落败了,但是没有出局。新世纪后,马斯克前,卫星通讯一直甘当市场配角,而且是闷声发大财那种。

新世纪后的卫星通讯系统,遍及高、中、低地球轨道。高轨通讯卫星受制于带宽不够,轨道资源有限,并不是新一代卫星通讯发展的重心。目前,较被看好的是中低轨卫星通讯,以中轨道的O3b,低轨道的星链计划和OneWeb最为典型。

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