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

圖源：央視網(wǎng)

為何要建設(shè)中國(guó)版“星鏈”，張濤也透露了原因，主要是需要中國(guó)在這場(chǎng)空間資源競(jìng)爭(zhēng)和6G時(shí)代競(jìng)賽中占據(jù)主動(dòng)。并且“星鏈”低軌衛(wèi)星組網(wǎng)相對(duì)傳統(tǒng)高軌通信衛(wèi)星有著成本低、時(shí)延短、損耗小的優(yōu)勢(shì)，而其覆蓋范圍和建設(shè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地面5G通信基站。

“星鏈”計(jì)劃與有限的資源

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

當(dāng)時(shí)有許多人認(rèn)為馬斯克在說(shuō)大話，但如今來(lái)看，馬斯克的SpaceX已經(jīng)累計(jì)發(fā)射了近2300顆“星鏈”衛(wèi)星，他們?cè)谕嬲娴模⑶胰缃癖３种吭掳l(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(lái)的12000顆，提高至42000顆。

不僅是SpaceX，還有如美國(guó)亞馬遜“柯伊伯項(xiàng)目”、英國(guó)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(jīng)開(kāi)展低軌衛(wèi)星組網(wǎng)的組局，不僅可以用來(lái)提供通信、氣象觀測(cè)等功能，還能為地面、海洋及空中提供導(dǎo)航與定位等服務(wù)。

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(shè)施遭到破壞后，SpaceX的星鏈服務(wù)幫助烏克蘭能夠照常使用寬帶服務(wù)，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(jīng)開(kāi)始在方方面面中發(fā)揮了作用，并且對(duì)于中國(guó)而言，加速建設(shè)“星鏈”是有必要的。這里不僅是為了今后的6G時(shí)代做準(zhǔn)備，更是因?yàn)榈厍蛐l(wèi)星軌道資源有限且不可再生。

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

同時(shí)，根據(jù)計(jì)算，以赤道同步軌道為例，同步軌道衛(wèi)星最多不會(huì)超過(guò)120個(gè)，每隔三度一顆，再多的話可能會(huì)產(chǎn)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(xiǎn)些與我國(guó)空間站相撞，而在2020年10月，SpaceX也與Oneweb的一顆衛(wèi)星險(xiǎn)些碰撞，這些事件都已經(jīng)表明太空軌道資源已經(jīng)很緊張了。

據(jù)權(quán)威估計(jì)，地球近地軌道可容納約6萬(wàn)顆衛(wèi)星，到了2029年，地球近地軌道預(yù)計(jì)將部署總計(jì)約57000顆低軌衛(wèi)星。在SpaceX、亞馬遜等企業(yè)的計(jì)劃下，這一進(jìn)度將大大提前。

中國(guó)的衛(wèi)星計(jì)劃

中國(guó)也看到了這個(gè)太空互聯(lián)網(wǎng)的重要性，在2016年，中國(guó)便已經(jīng)有意建設(shè)自己的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)起了鴻雁星座虹云工程、天啟一號(hào)等多個(gè)衛(wèi)星星座計(jì)劃。

2020年4月，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的代表之一，首次被納入新基建信息基礎(chǔ)設(shè)施的范疇，標(biāo)志著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略性工程。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有超過(guò)1.5萬(wàn)家經(jīng)營(yíng)范圍包含“衛(wèi)星、航天”的相關(guān)企業(yè)。

到了2021年3月份，國(guó)家“十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)”中再次明確提出要“打造全球覆蓋、高效運(yùn)行的通信、導(dǎo)航、遙感空間基礎(chǔ)設(shè)施體系”。

到了近期，西昌衛(wèi)星火箭發(fā)射中心開(kāi)了個(gè)好頭，長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)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(guó)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中又邁進(jìn)了一大步。

這一技術(shù)的突破，也讓中國(guó)成為全球第四個(gè)掌握一箭多星火箭衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)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(guó)內(nèi)首個(gè)低軌寬帶通信試驗(yàn)星座，地面通信設(shè)施與衛(wèi)星通信技術(shù)融合初步成型。

同時(shí)，就在前幾天，長(zhǎng)征八號(hào)遙二火箭在文昌順利升空，這艘火箭也創(chuàng)下了中國(guó)航天“一箭多星”的最高紀(jì)錄，達(dá)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(bào)道過(guò)其中一顆完全由學(xué)生為主導(dǎo)制造的衛(wèi)星，便是搭乘這艘火箭升入太空。

盡管中國(guó)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用雖然起步較晚，但發(fā)展勢(shì)頭較好，當(dāng)前已經(jīng)擁有高通量衛(wèi)星資源總?cè)萘窟_(dá)到了70Gbps以上，可以在航空、海事、應(yīng)急、能源、生態(tài)環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域提供服務(wù)。

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

還有在救災(zāi)上，比如在此前河南抗災(zāi)時(shí)，國(guó)內(nèi)觸動(dòng)了“翼龍-2H”無(wú)人機(jī)作為空中基站幫助受災(zāi)地區(qū)恢復(fù)公網(wǎng)通訊，效果顯著。但無(wú)人機(jī)的出動(dòng)需要時(shí)間，范圍有限，同時(shí)也受到續(xù)航的影響，無(wú)法全天候覆蓋所有區(qū)域。如果將“星鏈”網(wǎng)絡(luò)搭建成功，即便再次發(fā)生意外天災(zāi)，通訊網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)中斷。

龐大市場(chǎng)與技術(shù)瓶頸

與此同時(shí)，太空互聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)的市場(chǎng)非常廣闊，將這一網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，全球許多偏遠(yuǎn)地區(qū)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的用戶也將可以享受到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海外市場(chǎng)受到數(shù)字鴻溝驅(qū)動(dòng)，平均移動(dòng)寬帶人口普及率少于48%。而我國(guó)受物聯(lián)網(wǎng)與有限軌道資源驅(qū)動(dòng)，預(yù)計(jì)2021-2035年衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)總產(chǎn)值可以達(dá)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(wú)縫銜接的通信網(wǎng)絡(luò)。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(lái)6G通信和空調(diào)一體化信息網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用。

低軌衛(wèi)星高通量系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展也將實(shí)現(xiàn)吞吐量提升、高穩(wěn)定性與低時(shí)延。再通過(guò)AI與云計(jì)算技術(shù)的衛(wèi)星系統(tǒng)自主任務(wù)控制降低了衛(wèi)星任務(wù)管理成本，也解決了衛(wèi)星數(shù)量增多后帶來(lái)的數(shù)據(jù)量指數(shù)型暴漲的問(wèn)題。

此外，衛(wèi)星制造業(yè)的發(fā)展，也將帶動(dòng)諸多半導(dǎo)體行業(yè)共同進(jìn)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(duì)于這些商用芯片也提出了低成本、小體積、高質(zhì)量的需求。

當(dāng)然，目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)的商業(yè)衛(wèi)星相比SpaceX等國(guó)際頭部企業(yè)還有一定技術(shù)差距，比如SpaceX可以實(shí)現(xiàn)一箭60星，并且也實(shí)現(xiàn)了火箭回收技術(shù)，在成本上具有極大優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)對(duì)于國(guó)內(nèi)的衛(wèi)星技術(shù)，也不必妄自菲薄。以長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭為例，雖然只是一箭7星，但星鏈計(jì)劃的衛(wèi)星重量達(dá)到220-380公斤，而國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星平均重量為190公斤，重量更輕。

帶寬更大，星鏈計(jì)劃的衛(wèi)星帶寬達(dá)到20GB，而長(zhǎng)征二號(hào)丙發(fā)射的衛(wèi)星帶寬達(dá)到了40GB。同時(shí)最重要的一點(diǎn)是，這次發(fā)射的衛(wèi)星將結(jié)合地面上的5G網(wǎng)絡(luò)，嘗試構(gòu)建“天地融合”的一體化網(wǎng)絡(luò)。

有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，當(dāng)前我國(guó)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(bǔ)充覆蓋，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)支持。到了2.0階段，從全球范圍的遠(yuǎn)距離傳輸來(lái)看，天網(wǎng)將比地面光線時(shí)延更低，跨境和跨州貿(mào)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(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與骨干網(wǎng)絡(luò)，地網(wǎng)基站作為天網(wǎng)補(bǔ)充，負(fù)責(zé)“最后一公里”的信號(hào)傳輸，主要數(shù)據(jù)傳輸將依賴于天網(wǎng)。

寫(xiě)在最后

此次的馬斯克提出的“星鏈”計(jì)劃正在受到全球的認(rèn)可，并且也在此次俄烏沖突中實(shí)現(xiàn)了其價(jià)值，但中國(guó)需要建設(shè)自己的“星鏈”，并且還應(yīng)該盡快盡早地推進(jìn)這一計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，不僅因?yàn)樘哲壍蕾Y源有限，更是因?yàn)樾l(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，關(guān)乎未來(lái)網(wǎng)絡(luò)空間的主權(quán)。