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用卫星让全球联网 马斯克的星链计划会掉链子吗
2019-06-12 09:53:11    来源:新华网

  60颗卫星像一列“火车”浩?#39057;?#33633;驶过夜空。这是SpaceX公司(美国太空探索?#38469;?#20844;司)提出的星链计划所部署的首批卫星。
 

  近日,这些星链卫星在美国弗罗里达州卡纳维拉尔角?#31449;?#22522;地发射升空。
 

  星链计划试?#38469;?#29616;科幻一般的“太空互联网”。SpaceX公司宣称,星链计划属于下一代卫星互联网,它能够以可靠?#39029;?#26412;低廉的互联网宽带服务连接全球,尤其是那些未被互联网覆盖的人群。
 

   用12000颗卫星提供网络信号

  SpaceX公司所描绘的星链计划蓝?#38469;牽?#21521;地球近地轨道发射12000颗星链卫星,为全球终端用户提供低延迟、高带宽的网络宽带服务。
 

  已发射的首批60颗星链卫星,每颗重量约为227千克。这种重量设计可最大化实现卫星大批量生产并利用猎鹰9号火箭的运载能力。据报道,这是SpaceX目前发射出的最重载荷。
 

  由于计划发射的卫星总数大得惊人,SpaceX希望加快卫星部署速度。目前其计划是每次发射60颗,每年发射1000到2000颗。
 

  谈到这项计划,SpaceX公司掌门人埃隆·马斯克罕见地低调起来,并表示:“星链计划涉及很多新?#38469;酰?#35201;实现它十分困难。”
 

  星链计划也许是最引人瞩目的近地轨道卫星互联网计划,但并非唯一。
 

  在国外,OneWeb公司在经历若干次推迟后,于今年2月发射了其首批卫星。亚马逊前不久公?#35745;?#21355;星互联网计划,Telesat公司也有相关计划。
 

  “在国内,中国航天科技集团公司计划组建‘鸿雁’全球卫星通信星座?#20302;常?#20013;科院与上海市计划联合组建一个宽带卫星星座,商业航天公司也在雄心勃勃地进行?#32422;?#30340;宽带卫星计划。” 中国科学院微小卫星创新研究院微纳卫星研?#20811;?#25152;长陈宏宇在接受科技日报记者采访时介绍道。
 

   在近地轨道部署卫星互联网

  为什么卫星互联网计划受到如此热捧?
 

  首先必须?#24247;?#30340;是,目前已在太空提供互联网服务的卫星,它们一般是地球同步卫星,轨道高度36000公里。而上述诸多卫星互联网计划的不同之处在于,它们使用多颗近地轨道卫星提供互联网服务。这些卫星将在距离地球2000公里以内的轨道上,与地球互通信号。
 

  陈宏宇介绍,无论是地球同步卫星还是近地轨道卫星,都可以作为空中节点实现地面通信。地球同步卫星的优点是可以固定在某个区域上空运转,但其缺点也很明显。
 

  “地球同步卫星距离地球36000公里,信号往返时间较长,延迟比较明显,无法满足需要低延迟的应用,比如实时通信和诸如网络游戏类的互联网场景。” 陈宏宇说,此外卫星距离太远,通信所需能量就比较大,卫星天线的功率也比较大。因此地球同步卫星一般是大型卫星,所载能源充足,成本也很高。
 

  正是出于这些原因,很多企业和机构提出使用近地轨道卫星提供互联网服务的方案。陈宏宇介绍,这种卫星的优点,一方面是通信信号延迟低;另一方面卫星功率无需太高,属于小型化卫星,成本也低。
 

  只不过轨道越低,让通信信号覆盖整个地球表面所需要的卫星数量就越多。理论上来讲,3颗地球同步卫星就可以覆盖地球表面。近地轨道卫星难以做到这一点,所以采取这种方案组建卫星互联网,需要发射更多卫星。
 

  “天上的通信卫星就像地面基站一样,铺设得数量越多,覆盖就越好。而?#19994;?#39063;卫星通信带宽有限,每颗卫星服务的用户数量越少,用户所享受的带宽就越高。”陈宏宇说。
 

  这就是SpaceX提出的星链计划,要发射多达12000颗卫星的原因。
 

  相关?#38469;?#38376;槛正在不断降低

  当然,除了卫星数量,通过近地轨道卫星组建卫星互联网,还有其他门槛。轨道上的星座铺设、天地之间通信载荷以及星间激光通信等是最基本的几个方面。
 

  “首先需要将卫星轨道铺设好。因为卫星在天上的运行并非杂乱无章,而会在天上组网,这就需要为卫星选取合适的节点,在太空组成比较规律的星座。”陈宏宇解释道。
 

  而且,近地轨道通信卫星的特点是,用多颗卫星代替一颗地球同步卫星来运行,相互之间需要经常切换信号和数据,所以卫星对地通信的协议、频率要设计好。
 

  此外,多颗卫星在天上组网,还需要解决卫星与卫星之间通信的问题。目前比较可行的方案是用激光实现星间高速通信,这也是实现卫星互联网的关键?#38469;?#20043;一。
 

  “太空互联网”近几年进展较多,在陈宏宇看来,原因之一是相关?#38469;?#36805;速迭代升级,?#38469;?#38376;槛不断降低。不仅如此,卫星和火箭发射的成本也显著降低。
 

  谈到星链计划让全球?#38469;?#29616;联网的雄心壮志,陈宏宇认为:“单?#30475;蛹际?#23618;面来看,是没有问题的。因为通信卫星围绕地球运转,可以实现全球覆盖。”
 

  但也有人质疑,星链计划提供的互联网服务是否真够用。
 

  “根据星链计划公布的官方文件,一颗星链卫星的典型覆盖面积是353万平?#28966;?#37324;,相当于9个多德国和220个?#26412;?rdquo;通信行业观察人?#31354;?#24347;质疑说,即使考虑到卫星采用了相控阵?#38469;酰?#30495;正服务地区比覆盖面积小些,但一颗卫星为上百个?#26412;?#36825;么大的区域提供服务,速率也是不够的。
 

  对于卫星互联网计划是否能盈利,陈宏宇认为,卫星和火箭发射的成本十分关键。“目前来看,它们的成本还有进一步降低的空间。”陈宏宇说,随着?#38469;?#30340;不?#31995;?#20195;升级和成本的逐步降低,现在仍是稀缺品的卫星互联网,未来也许会变得人人可及。(刘园?#22467;?/p>
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(责任编辑: 张喆 )

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