低軌道能容納的衛(wèi)星數(shù)量有限，從國家層面看，頻率和軌位都是戰(zhàn)略資源。正因如此，各國及各大商業(yè)巨頭近年來紛紛發(fā)力衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域風(fēng)起云涌。

據(jù)外媒消息，9月初美國太空探索技術(shù)公司SpaceX向美國聯(lián)邦通信委員會提交的最新報(bào)告顯示，該公司計(jì)劃每月定期發(fā)射120顆星鏈衛(wèi)星。此前，SpaceX成功發(fā)射了第12批星鏈互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星。

而在國內(nèi)，北京九天微星科技發(fā)展有限公司的衛(wèi)星工廠已在河北唐山開工。該項(xiàng)目初期工程建成后，將擁有年產(chǎn)100顆衛(wèi)星的研制生產(chǎn)能力。這也是中國首個(gè)民營衛(wèi)星研發(fā)制造工廠。

隨著今年衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被納入新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的范圍，資本及產(chǎn)業(yè)迅速跟進(jìn)。2020年也被業(yè)界稱為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“元年”。

低軌互聯(lián)網(wǎng)星座成競爭焦點(diǎn)

因SpaceX進(jìn)入大眾視野的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)并不新鮮。

航天專家黃志澄告訴科技日報(bào)記者，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是繼有線互聯(lián)、無線互聯(lián)之后的第三代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。它包括地球靜止軌道高通量衛(wèi)星、地球中軌道互聯(lián)網(wǎng)星座和地球低軌道互聯(lián)網(wǎng)星座。“由于前兩者已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)是低軌互聯(lián)網(wǎng)星座。”他說。

黃志澄介紹道，20世紀(jì)80年代開始發(fā)展的小衛(wèi)星技術(shù)，對星座的發(fā)展起到了巨大的推動作用。20世紀(jì)90年代初期，由于移動通訊和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以“銥星”和“全球星”為代表的非地球靜止軌道的通信衛(wèi)星星座發(fā)展迅速，掀起了建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的第一個(gè)高潮。業(yè)界相繼提出了多個(gè)中低軌道互聯(lián)網(wǎng)星座的概念，其中包括微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨提出的“泰利迪斯”星座、法國阿爾卡特公司提出的“天空之橋”星座等。

但在地面移動通信系統(tǒng)迅猛發(fā)展的沖擊下，衛(wèi)星星座由于建設(shè)成本過高，并未得到廣泛應(yīng)用。

得益于SpaceX成功的火箭設(shè)計(jì)、制造與發(fā)射能力，馬斯克在2015年提出了星鏈計(jì)劃。該計(jì)劃擬用4.2萬顆衛(wèi)星來取代地面上的傳統(tǒng)通信設(shè)施，從而在全球范圍內(nèi)提供價(jià)格低廉、高速且穩(wěn)定的衛(wèi)星寬帶服務(wù)。

“相較于高軌道衛(wèi)星，低軌互聯(lián)網(wǎng)星座傳輸延時(shí)更短、路徑損耗更少、成本更低，可以滿足地面網(wǎng)絡(luò)未通地區(qū)的需求，這也是國家的戰(zhàn)略需求。”九天微星聯(lián)合創(chuàng)始人彭媛媛分析。

截至2019年，全球仍有近一半人未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，這意味著世界上絕大多數(shù)發(fā)展中國家的人口無法享受優(yōu)質(zhì)的手機(jī)通信和上網(wǎng)體驗(yàn)。地面互聯(lián)網(wǎng)僅覆蓋了地球陸地面積的20%，地球表面的5.8%，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是一種很好的互補(bǔ)方案。

“低軌道能容納的衛(wèi)星數(shù)量有限，從國家層面看，頻率和軌位都是戰(zhàn)略資源。”彭媛媛說，正因如此，各國及各大商業(yè)巨頭近年來紛紛發(fā)力衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。此外，黃志澄補(bǔ)充道，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將是最重要的軍事指揮、控制和通信手段。

數(shù)據(jù)顯示，截至2019年12月底，全球在軌衛(wèi)星數(shù)量約為2218顆，未來10年內(nèi)預(yù)計(jì)數(shù)量將擴(kuò)大10倍，增量部分主要來自低軌通信衛(wèi)星。

全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展步入快車道

據(jù)外媒報(bào)道，過去兩年，SpaceX在星鏈項(xiàng)目上的投資超過百萬美元;如今其每月可以生產(chǎn)120顆衛(wèi)星;迄今已部署超過650顆衛(wèi)星，是全球最大的衛(wèi)星星群。SpaceX還透露，將加快星鏈星群的部署，計(jì)劃利用獵鷹9火箭發(fā)射系統(tǒng)每月將120顆星鏈衛(wèi)星發(fā)送到軌道中。

此外，多個(gè)低軌互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃正在推進(jìn)，包括計(jì)劃將3236顆網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道的亞馬遜“柯伊伯計(jì)劃”以及加拿大TeleSat公司的TeleSat LEO項(xiàng)目等。

在我國，中國航天科工集團(tuán)“虹云工程”與中國航天科技集團(tuán)“鴻雁星座”成功發(fā)射試驗(yàn)星。由中國航天三江集團(tuán)所屬行云公司負(fù)責(zé)建設(shè)運(yùn)營的我國首個(gè)自主投資建設(shè)的低軌窄帶物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座“行云工程”，計(jì)劃在2023年前后建成由80顆低軌通信衛(wèi)星組成的星座，以期解決物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)因地面蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足導(dǎo)致的通信盲區(qū)難題。

民營航天公司也在該領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。以九天微星、銀河航天為代表的一批衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)正蓄勢待發(fā)。

九天微星智能衛(wèi)星工廠9月1日在河北唐山開工建設(shè)。彭媛媛介紹道，作為九天微星衛(wèi)星研發(fā)基地，這一工廠將于2021年初步建成投產(chǎn)，屆時(shí)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)百顆以上百公斤級衛(wèi)星的產(chǎn)能。九天微星的衛(wèi)星工廠不僅是衛(wèi)星整星總裝生產(chǎn)基地，還是衛(wèi)星技術(shù)與應(yīng)用研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。

“我們將智能化、脈動式的工業(yè)生產(chǎn)線引入衛(wèi)星制造領(lǐng)域，將改變傳統(tǒng)衛(wèi)星制造模式，以批量化生產(chǎn)方式服務(wù)國家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新基建的建設(shè)需求。”彭媛媛說。

據(jù)國泰君安證券相關(guān)研究測算，未來10年，國內(nèi)低軌衛(wèi)星系統(tǒng)中衛(wèi)星規(guī)模有望達(dá)到3000—6000顆的水平。2030年，中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)總體市場可達(dá)到千億規(guī)模。

公開數(shù)據(jù)則表明，2020年上半年，中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)新注冊1128家，同比增長158%。

“未來幾年，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星行業(yè)有望迎來爆發(fā)式增長，百公斤以上通信衛(wèi)星的批量化生產(chǎn)將成為行業(yè)剛需。”彭媛媛說，“從這個(gè)角度看，2020年不僅是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的‘元年’，也將是中國商業(yè)航天的‘分水嶺’。”

挖掘在各行業(yè)的深度應(yīng)用是關(guān)鍵

得應(yīng)用者得天下，在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域同樣如此。地面終端及應(yīng)用市場蓄勢待發(fā)。

彭媛媛認(rèn)為，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的最大挑戰(zhàn)在應(yīng)用。“地面終端的開發(fā)，加快企業(yè)端用戶的應(yīng)用示范，突破產(chǎn)業(yè)化的前期瓶頸，全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展是關(guān)鍵。”

黃志澄持同樣觀點(diǎn)。“應(yīng)用方面，最大的技術(shù)難點(diǎn)是接收終端的開發(fā)，要達(dá)到普通消費(fèi)者能用的程度，開發(fā)出手機(jī)大小的終端是比較困難的。”黃志澄說。

“衛(wèi)星發(fā)射可能是個(gè)千億級市場，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的終端產(chǎn)品是萬億級的，而應(yīng)用則是個(gè)沒有天花板、充滿想象力的市場。”彭媛媛分析，為了迎接這一市場，九天微星人才團(tuán)隊(duì)、技術(shù)儲備等方面均已提前部署。

“我們的技術(shù)人員除了衛(wèi)星制造方面的，還有來自國際巨頭的資深通信人員，以及來自石油勘探等不同領(lǐng)域的從業(yè)者。”彭媛媛說，如此配置的目的，就是未來挖掘衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)的深度應(yīng)用。她舉了個(gè)例子，“前段時(shí)間，西雙版納的人象沖突引起大家關(guān)注，后來客戶把這個(gè)項(xiàng)目交給了我們。我們就給大象套上項(xiàng)圈，通過衛(wèi)星監(jiān)測，實(shí)時(shí)跟蹤其軌跡，一旦它進(jìn)入人類活動區(qū)域就會報(bào)警。”類似的應(yīng)用可以拓展到遠(yuǎn)洋船舶的全程追溯、霧霾監(jiān)測等各領(lǐng)域。

黃志澄透露，目前國家層面的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)工程計(jì)劃正在部署中，“前期的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可能還是以國家隊(duì)為主，民營企業(yè)可以在終端和地面站設(shè)計(jì)制造、發(fā)掘應(yīng)用模式、降低成本等方面發(fā)揮重要作用”。

“匯聚各方面的資金和人才，做好工程的頂層設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化，大力創(chuàng)新，盡快建成天地一體化的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，必將促進(jìn)我國的航天技術(shù)和太空經(jīng)濟(jì)，邁上一個(gè)新的臺階。”黃志澄說。

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10萬顆衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃促衛(wèi)星量產(chǎn)

傳統(tǒng)意義上，航天應(yīng)用屬“國家隊(duì)”領(lǐng)域，發(fā)射的衛(wèi)星通常在地球同步軌道，采用定制化生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)、制造，發(fā)射周期理論上需要26—32個(gè)月，也正因生產(chǎn)周期長、技術(shù)和成本門檻高。截至2019年底，中國在軌衛(wèi)星300多顆，而全球在軌衛(wèi)星數(shù)量為2218顆。

然而，未來10年內(nèi)，10萬顆低軌衛(wèi)星將有可能在太空中重新定義“星羅棋布”：SpaceX的“星鏈計(jì)劃”4.2萬顆、Oneweb星座4.8萬顆、亞馬遜的“柯伊伯計(jì)劃”3236顆……國內(nèi)的衛(wèi)星星座計(jì)劃也已啟動。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，發(fā)射數(shù)量在30顆以上的有10個(gè)項(xiàng)目，其中國字頭背景的“鴻雁星座”計(jì)劃發(fā)射300余顆衛(wèi)星，“虹云工程”計(jì)劃發(fā)射156顆衛(wèi)星。

如此龐大的發(fā)射計(jì)劃，迫使衛(wèi)星的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式發(fā)生根本變化。星座計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星基本都在距離地球2000公里以內(nèi)的近地軌道，其衛(wèi)星體積小、重量輕、在軌壽命短，且星座式組網(wǎng)方式可以做到一次性論證和設(shè)計(jì)、批量生產(chǎn)，衛(wèi)星的生產(chǎn)周期降至數(shù)周甚至天。這些都讓商業(yè)資本進(jìn)入衛(wèi)星生產(chǎn)成為可能。

關(guān)鍵詞： 低軌互聯(lián)網(wǎng)星座