星链计划要颠覆5G？马斯克又有大动作，用一枚“五手”火箭送60颗卫星上天

catdog喵汪

4 天前，马斯克旗下太空探索公司（SpaceX）的载人龙飞船将两名航天员成功送入国际空间站而开创历史——这是民营企业首次成功实施的载人航天任务，同时也让美国时隔 9 年重新有了载人航天的能力。
但马斯克似乎没有停下来的意思，继续进行着大尺度的挑战。就在美东部时间 21 时 25 分（北京时间 6 月 4 日 9 时 25 分），再次用一枚猎鹰九号火箭成功发射了 " 星链 " 低轨宽带星座的第 8 组共 60 颗卫星，这也是 SpaceX 今年进行的第 6 次 " 星链 " 组网发射。自去年 5 月组网发射启动以来，已通过 8 次发射将 480 颗 " 星链 " 组网卫星送入轨道。
值得一提的是，执行这次任务的猎鹰九号火箭是一枚 " 五手火箭 "，此前其第一级火箭已经用过 4 次。同此前 4 次一样，这枚箭在本次发射中再次成功实施了落船回收。据报道，到年底前，马斯克将把 1000 颗卫星送上天，其中前 800 颗将满足美国、加拿大等国家的天基互联网需求。未来几年，SpaceX 计划向地球低轨发射 4.2 万颗卫星（1.2 万颗已获批准，3 万颗已提交申请），形成覆盖全球的卫星互联网。
有人甚至惊呼，马斯克这是要颠覆 5G，直接奔 6G 去了？马斯克的 " 星链 " 究竟是啥，有那么神吗？
" 星链 " 究竟是啥？
2015 年 1 月，马斯克宣布 SpaceX 计划将约 1.2 万颗通信卫星发射到轨道，其中 1584 颗将部署在地球上空 550 千米处的近地轨道，并从 2020 年开始初步运营，2024 年完全建成。这一项目被命名为 " 星链 "（Starlink）。不过，去年 SpaceX 申请再增设 3 万颗低轨宽带卫星，使 " 星链 " 卫星总数达到 4.2 万颗。
" 星链计划 " 的最终目的是组建全球最大的 WiFi 网络。SpaceX 此前宣称，" 星链计划 " 可以向全球任何地区的任何用户提供至少 1G 比特 / 秒带宽的互联网服务，而且费用超低。
马斯克曾在今年 4 月表示，6 个月内公测卫星互联网，最初测试将适用于高纬度地区，最快在 2020 年为加拿大和北美客户服务，并在 2021 年进一步扩大服务范围至世界其他地区。


今年将率先在北美和加拿大运行。（来源：SpaceX）
对于 " 星链 "，不少舆论鼓吹，美国可能要弯道超车，会通过星链计划颠覆 5G，取代光纤通讯。
可能吗？
业内专家表示，以 " 星链 " 取代光纤或者 5G 的设想并不现实。要支持大量用户使用高速度移动通信网络，通信业必须面对频谱有限这一问题。而要实现有限频谱的重复利用，必须多建基站。据统计，全世界目前已经建设 1200 万个以上的通信基站，未来还需要更多基站，才能保证 4G、5G 的通信能力，让上网速度越来越快。在 SpaceX 公布早期计划时，曾提出网络延迟大概在 20 毫秒 -35 毫秒之间。马斯克也曾在媒体上表示，现在我们的目标是将延迟降到低于 20 毫秒。
对比目前使用的 4G 网络延迟在 20 毫秒以上，而 5G 网络的理论网络延迟是 1 毫秒，实际使用可保证在 10 毫秒以下。从数据上看，" 星链 " 在网络延迟方面的表现，仅仅优于 4G 网络，还达不到 5G 标准，更不用提 6G 了。
另外，" 星链 " 最低的轨道距地球 500 公里，因物理限制并不能直连手机，必须用专用的天线和大功率设备才能进行信息交互，也就是说需要建设地面站。如此，相对于地面的 4G、5G 基站，" 星链 " 并无太大优势。当然，" 星链 " 的基站体积比较下，部署的成本相对较低。
有何特别之处？
" 星链计划 " 也有其独到之处。
现在虽然 5G 解决了手机联网的最后一公里，但数据传输依然要通过传统的光纤设施，没有解决互联网本身骨干网的连接问题。
比如，在偏远地区，因为使用人口基数小，铺设成本非常高，在沙漠雪山等无人区更不用说了。目前，中国已经属于全球网络最发达的国家了，但全球还有半数人口是上不了网的，对于很多互联网科技公司来说，让全球人民都能用上互联网，一直是个终极目标。另外，遇到突发灾害如地震、泥石流等，4G、5G 的光纤或基站极容易遭遇损害，地柜通信卫星可以弥补短板。
从这个意义上说，" 星链 " 背后的天地一体化方向大有用处。
同时，通过 " 星链 " 还可以解决全球网络延迟问题。
现实中，从一个服务器到另一个服务器的访问，并非点对点的光纤连接，而是要绕很多弯路，但通过天基卫星通信系统可以做到 " 点对点 " 直达。" 星链 " 在短距传输方面其实没什么优势，打不过光纤。但是长距离传输，如果你要访问地球背面或者很远地方的数据，" 星链 " 就有优势了，它可以跳过传统互联网光纤的拖累，依靠太空中 " 星链 " 卫星间的通信，直接把数据传输到地球背面的卫星。
因此，" 星链 " 可以解决偏远、全球连接网络延时等 5G 不能解决或成本高昂的问题。两者是互为补充，而不是相互替代的关系。
为什么是马斯克？
马斯克是个聪明人，既然下决心实施 " 星链计划 "，肯定早就打好了算盘。
据测算，马斯克的 " 星链 " 全部部署完成后，能带来每年约 300 亿美元的收入。据摩根士丹利预计，太空产业市场规模到 2040 年将达到 1.1 万亿美元，而这将主要集中在互联网宽带上。
正是看到这块庞大的蛋糕，才让 " 星链 " 成为 SpaceX 的重要业务领域。
当然，这并非马斯克先知先觉，其实早在马斯克之前，曾有不少公司就开始这样的全球卫星通信计划。早在上世纪 90 年代，Teledesic、铱星和 Globalstar 三家公司将数百亿美元投入其中。虽然技术可行，但当时卫星和火箭成本高昂，加之互联网需求没有今天迫切，伴随第一轮互联网泡沫的破灭，基本都成为先驱。
前有 " 白骨累累 "，为何马斯克还敢尝试？哪来的底气？
一方面，卫星制造的成本在下降、体积在缩小，从原来的每颗数吨重、数亿美元，到如今仅约 200 公斤、数十万美元。同时，在火箭发射成本上，马斯克打造的可重复使用火箭，可节省资金高达 75% 以上，而最高可重复使用 5 次，让其最终每公斤载重的航天发射成本，只有目前市场主流火箭发射成本的十分之一甚至更低。


猎鹰九号火箭发射 - 入轨 - 回收流程。（来源：SpaceX）
正是马斯克创造了全新的低成本商业发射模式，让其提供相对廉价的全球卫星通信服务成为可能。其实，紧随马斯克，美国 OneWeb、贝索斯的亚马逊与蓝色起源，以及加拿大卫星公司 Telesat 都在背后深度布局自己的星链系统。
星链计划固然可期，但却遭到了天文学家的反对：漫天的卫星，还让我们怎样仰望星空？对此，马斯克表示，这波卫星已经调整卫星在轨道抬升中时，太阳能帆板摆放的角度，有望减少反光程度。
同时，为设法消除天文界对 " 星链 " 星座因亮度太高而干扰地基天文观测的担忧，本次发射的卫星中包含了一颗实验性的 " 罩星 "。马斯克称，" 罩星 " 要试验的阳光遮挡办法，类似于轿车风挡上方的遮阳板，用于挡住阳光。
中国如何追赶？
有不少网友感慨，一旦马斯克把 4 万多颗卫星部署完毕，近地轨道还有空间吗？要知道，截至 2020 年 3 月 31 日，科学家联盟（USC）的数据库显示，地球上发射的在轨卫星有 2666 颗。马斯克和美国的这个玩法，对后发国家十分不友好。因为地球低轨轨道、频率资源有限，国际卫星界遵循 " 先占先得 " 理念。
如今，稀缺的轨道资源已经让低轨太空变得火药味十足。SpaceX 已经向太空发射了 400 多颗卫星，其中 2019 年与法国的一颗卫星相遇，但 SpaceX 为了保住轨道资源，采取了 " 不避让 " 原则，最终逼得法国卫星主动避让。
对中国来说，该如何追赶？
远望智库高级研究员黄志澄表示，卫星通信是太空经济的主力和核心。中国幅员辽阔，一个全球性的卫星互联网系统是填补边远地区的数字鸿沟和境内外应急救援的重要解决方案，并有力保障我国的远洋经济利益。尽快建设一个具有中国特色的，由国家财政保障、政府组织协调、企业分工合作的大型卫星互联网系统，具有重要的战略价值。
就在今年 4 月 20 日，国家发改委首次明确将卫星互联网列入新型基础设施的范围，大大鼓舞了商业航天行业的信心。其实，自 2019 年 5 月，SpaceX" 一箭 60 星 " 发射成功开始，中国对星链的重视就加速了。此前，中国航天科工集团和中国航天科技集团提出将分别打造 " 虹云工程 "（156 颗，十四五中期完成天地融合系统并达到运营条件）和 " 鸿雁星座 "（300 多颗，一期预计 2022 年建成并投入运营），两者都是中国版的星链计划。
但在专家看来，随着 SpaceX 2020 年的密集发射计划，仅靠 " 虹云 " 和 " 鸿雁 "，可能不足以支持中国对星链急迫的需求。中国航天一开始走的就是一条独立自主的道路，和芯片等等行业相比没有重大短板，民营航天一旦放开，潜力无限。从目前 SpaceX 在卫星的制造成本看，每颗在 100 万美元以下，且能够日产 6 颗。至少在成本和制造速度上，我国航天企业还存在一定的差距。
不过，从国家把卫星互联网作为 " 新基建 " 的重要领域看，引入更多民营商业航天将是大势所趋，中国版天地一体化的卫星互联网指日可待。
栏目主编：刘锟 本文作者：刘锟 文字编辑：刘锟 题图来源：SpaceX