發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建“空天地”一體化網(wǎng)絡(luò)。

為尼木等地區(qū)用戶提供了全套網(wǎng)頁設(shè)計制作服務(wù)，及尼木網(wǎng)站建設(shè)行業(yè)解決方案。主營業(yè)務(wù)為網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站設(shè)計、尼木網(wǎng)站設(shè)計，以傳統(tǒng)方式定制建設(shè)網(wǎng)站，并提供域名空間備案等一條龍服務(wù)，秉承以專業(yè)、用心的態(tài)度為用戶提供真誠的服務(wù)。我們深信只要達到每一位用戶的要求，就會得到認可，從而選擇與我們長期合作。這樣，我們也可以走得更遠！

本文來自微信公眾號“騰訊研究院”（ID:cyberlawrc），作者：翟尤，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星，轟動全球，從此拉開空間探索與競爭的新紀元。美國前總統(tǒng)肯尼迪曾指出，航天科技是國家威望的象征。隨著技術(shù)水平不斷進步與普及，空間探索開始向商業(yè)領(lǐng)域開放。時至今日，SpaceX的獵鷹9號火箭已經(jīng)可以一次性搭載60顆星鏈衛(wèi)星發(fā)射升空，短時間、高密度的發(fā)射讓空間探索不再讓人覺得遙不可及，商業(yè)化創(chuàng)新在空間探索領(lǐng)域開辟出新的發(fā)展路徑。

根據(jù)衛(wèi)星的軌道高度不同，衛(wèi)星主要分為三類：第一類是高度在3.6萬千米的地球靜止軌道高通量衛(wèi)星，理論上講3顆高通量衛(wèi)星就可以覆蓋全球；第二類是高度在2000千米～3.6萬千米的地球中軌道衛(wèi)星；第三類是高度在500千米～2000千米的低軌道互聯(lián)網(wǎng)星座。低軌道衛(wèi)星傳輸時延相對較短、路徑損耗少，因此受到全球各國關(guān)注。截至2021年4月，太空中總計有7389顆衛(wèi)星，2020年至今發(fā)射超過2100顆，占衛(wèi)星總數(shù)超過28.4%，這其中低軌道衛(wèi)星占據(jù)絕大多數(shù)。然而，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，從定位和應(yīng)用都經(jīng)歷過一輪曲折的歷程。

角色定位與優(yōu)勢發(fā)揮，成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展關(guān)鍵

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷史不長，這期間與地面通信設(shè)施經(jīng)歷了多次競爭與合作的歷程。如何找準自身定位、發(fā)揮優(yōu)勢、獲得用戶認可，成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式是否成功的關(guān)鍵。

1.高額成本導(dǎo)致“先驅(qū)”變?yōu)椤跋攘摇薄?987年，摩托羅拉公司提出“銥星計劃”，準備采用77顆近地軌道衛(wèi)星實現(xiàn)全球部署，數(shù)字77和元素周期表中的“銥”序列號一致，故命名為“銥星計劃”。“銥星計劃”希望通過多顆衛(wèi)星構(gòu)建覆蓋全球的通信網(wǎng)絡(luò)。時任美國副總統(tǒng)戈爾在銥星衛(wèi)星電話商用當天，向電話發(fā)明人亞歷山大·貝爾的曾孫撥通了全球第一個銥星電話，極具象征意義。但遺憾的是，銥星計劃替代地面通信的設(shè)想在當時并不現(xiàn)實，最終只獲得了5萬多個用戶，這對于整個項目的投資金額來講可謂杯水車薪。項目失敗的原因主要在于，一方面終端與通話費用昂貴，通過銥星進行通信需要定制終端，價格在2萬人民幣左右，每分鐘通話費用在20～50元人民幣，價格較高；另一方面信號覆蓋差，銥星信號覆蓋在室內(nèi)較差，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，導(dǎo)致應(yīng)用場景不夠，最終銥星計劃在1999年提出破產(chǎn)保護。

2.差異化定位發(fā)揮衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)獨特優(yōu)勢。第一代銥星計劃雖然失敗，但破產(chǎn)重組之后，新銥星開始輕裝上陣，重點聚焦互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)和電話業(yè)務(wù)。2009年重組后的銥星衛(wèi)星電話用戶就超過了30萬人。相比于初代銥星想要顛覆地面通信，新一代銥星的目標更多是成為電信運營商網(wǎng)絡(luò)容量的補充和備份。同時在海事、森林、航空等特殊領(lǐng)域為用戶提供通信服務(wù)。而這些領(lǐng)域由于建設(shè)成本、技術(shù)等因素難以通過地面通信基站來實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，反而體現(xiàn)出衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的獨特價值和重要性。

3.航天商業(yè)化發(fā)揮“鯰魚效應(yīng)”。根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會評估，目前美國仍有超過2000萬人口沒有接入寬帶網(wǎng)絡(luò)。此時星鏈的定位是與固定寬帶或無線通信融合互補，尤其是在地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地方提供寬帶服務(wù)，這也印證了星鏈的廣告語“better Than Nothing beta”。較為清晰的定位和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)特有的優(yōu)勢，截至目前幫助星鏈獲得超過1萬名用戶，落地覆蓋市場包括美國、加拿大、英國等11個國家。同時，商業(yè)公司重塑衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從火箭研制、衛(wèi)星研發(fā)到發(fā)射服務(wù)垂直整合，推動成本快速下降，打破傳統(tǒng)供應(yīng)商缺乏競爭和創(chuàng)新力不足等困境，有效提高衛(wèi)星研制與衛(wèi)星組網(wǎng)的速度和靈活性，從而構(gòu)建起“技術(shù)創(chuàng)新-工業(yè)級模塊化量產(chǎn)-海量發(fā)射需求”的正向發(fā)展循環(huán)。

技術(shù)與商業(yè)模式創(chuàng)新倒逼航天業(yè)加速改革

美國國家航空航天局（以下簡稱“NASA”）作為冷戰(zhàn)時期美蘇太空競爭的產(chǎn)物，隨著世界格局變遷經(jīng)費大幅下滑，內(nèi)部創(chuàng)新機制出現(xiàn)僵化、高成本低效率被人詬病，尤其是2003年美國哥倫比亞航天飛機墜毀，導(dǎo)致NASA重新思考自身定位與發(fā)展路徑。與此同時，沒有歷史包袱的商業(yè)航天發(fā)射與衛(wèi)星公司開始嶄露頭角，并得到政府青睞和民眾支持。得益于政府部門逐步開放商業(yè)航天市場，尤其是隨著通信、導(dǎo)航、氣象等衛(wèi)星發(fā)射需求處于快速增長階段，近地軌道運輸需求較高。較為適宜的政策與市場環(huán)境，給近地軌道商業(yè)發(fā)射提供了難得的機遇。同時，商業(yè)航天企業(yè)加快技術(shù)吸收與創(chuàng)新，既注重吸收過去幾十年來行業(yè)積累的經(jīng)驗與技術(shù)，又擅長跨領(lǐng)域優(yōu)勢互補和工業(yè)模塊化量產(chǎn)，從成本和可用性等多種角度提升技術(shù)應(yīng)用與商業(yè)模式創(chuàng)新。

1. 技術(shù)開放策略激發(fā)創(chuàng)新活力。埃隆·馬斯克曾公開表示：“我不知道如果沒有NASA的幫助，我們會怎樣，我們感激之至?！蓖ㄟ^技術(shù)咨詢、設(shè)施共享等方式，NASA將內(nèi)部積累沉淀的技術(shù)成果和管理經(jīng)驗源源不斷地輸送給參與商業(yè)航天的企業(yè)。例如將阿波羅登月和航天飛機的大量技術(shù)報告進行開放，SpaceX消化吸收后將其改造升級為獵鷹9號火箭上使用的梅林發(fā)動機。同時，在空間站人員與貨物運輸、載人飛船研制等方面，NASA均提供了大量政府訂單和資金支持。美國聯(lián)邦通信委員會通過美國農(nóng)村數(shù)字發(fā)展機遇基金向SpaceX首期提供8.86億美元資金，為美國35個州的超過64萬個寬帶欠發(fā)達地區(qū)提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)寬帶服務(wù)。

2.目標導(dǎo)向構(gòu)建分步式共贏理念。除了在技術(shù)上給予支持和指導(dǎo)外，NASA在商業(yè)化改革過程中啟動的商業(yè)軌道運輸項目（COTS）具有開創(chuàng)意義，該項目本質(zhì)上是目標導(dǎo)向的分解式過程管理：一方面競爭招標替代過往指令性科研計劃。構(gòu)建基于總體解決方案的合同制，倒逼承包商通過技術(shù)創(chuàng)新來降低成本。同時，政府部門在發(fā)射場等基礎(chǔ)設(shè)施方面給予商業(yè)公司提供支持。另一方面分解任務(wù)清單，創(chuàng)新融資激勵模式。航天產(chǎn)業(yè)周期長難度大，NASA把整體解決方案拆分成一級里程碑和二級里程碑，按照完成里程碑進度的企業(yè)予以付款。同時，商業(yè)企業(yè)每完成一輪融資，NASA會配套相應(yīng)資金予以激勵。以SpaceX為例，為了中標COTS項目，公司花費4個月時間做好解決方案的分解和籌備工作。

3.構(gòu)建成本與效率正循環(huán)。航天系統(tǒng)有著自成體系的研發(fā)流程和嚴格的航天級產(chǎn)品品質(zhì)要求，商業(yè)公司從成本和效率角度使用工業(yè)級產(chǎn)品逐步進行替代，并加快研發(fā)模塊的打通，通過標準化、批量化生產(chǎn)有效降低成本。以SpaceX為例，航天員使用的專用安全帶替換成賽車手使用工業(yè)級安全帶產(chǎn)品；梅林發(fā)動機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上盡量簡單，消除復(fù)雜架構(gòu)帶來的不穩(wěn)定性；研發(fā)人員普遍使用互聯(lián)網(wǎng)常用軟件開發(fā)工具；龍飛船主控系統(tǒng)的芯片組大量使用X86處理器；同時，企業(yè)管理層中，吸納波音、麥道飛機、NASA等眾多知名機構(gòu)的專業(yè)人才和管理人員加入；火箭引擎團隊僅有25名工程師，但是人員精簡并不代表效率降低，各個團隊實現(xiàn)扁平化管理，構(gòu)建強有力的最小戰(zhàn)斗單元。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建，“空天地”一體化網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面通信系統(tǒng)的融合，正逐步構(gòu)建覆蓋空天地一體化的網(wǎng)絡(luò)體系，打造向地面和空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。同時也將成為占領(lǐng)空間制高點、牽引新技術(shù)創(chuàng)新、振奮與凝聚民心的重要強心劑。

1.上億人口尚未實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋。我國固定寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展較快，截至2021年4月底，我國固定互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶總數(shù)超過5億戶，行政村光纖和4G網(wǎng)絡(luò)通達比例均超過98%。但歐美發(fā)達國家人口密度相對較低，且居住分散，并不適合進行固定寬帶尤其是光纖的鋪設(shè)，高昂的成本對于電信運營商來講是一筆不小的開支，而且成本收回時間較長。同時，“一帶一路”沿線相關(guān)國家也存在信息通信基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善的情況，而這些地面通信網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的用戶群體，成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的潛在用戶。

2.垂直領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)接入需求旺盛。普通用戶主要在城市或人口密集區(qū)域活動，但航海、航空、島嶼等區(qū)域也有較強的網(wǎng)絡(luò)接入需求。據(jù)統(tǒng)計，全球有約20萬架次飛機、十幾萬艘私人游艇，同時還有大量漁船和貨輪在海上有通信需求。沙漠、森林等區(qū)域也需要有大量的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，傳統(tǒng)地面通信服務(wù)很難覆蓋到以上地區(qū)，需要通過衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)來進行補充。同時，國際金融業(yè)務(wù)交易頻次以秒甚至毫秒計算，因此對網(wǎng)絡(luò)時延要求非常高，進而對國際金融企業(yè)來講具有較強的實用性。

3.衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面通信形成優(yōu)勢互補。根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）統(tǒng)計分析，全球個人用戶的互聯(lián)網(wǎng)普及率僅為53.6%，雖然發(fā)達國家的個人用戶普及率已經(jīng)達到86.6%，但發(fā)展中國家的比例僅為47%，最不發(fā)達國家的用戶上網(wǎng)比例僅為19.1%，尤其是非洲和東南亞國家的網(wǎng)絡(luò)覆蓋比例最低。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為一種重要的通信手段，與5G等移動通信技術(shù)并非對立而是不斷融合，構(gòu)建起空天地海一體化通信網(wǎng)絡(luò)。早在2020年6月發(fā)布的5G標準R16中，就有衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)文檔納入其中。同時，6G研發(fā)工作已經(jīng)將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入其中并作為構(gòu)建空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，未來將在5G和6G等地面移動通信網(wǎng)絡(luò)中與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進行平滑切換。

4.發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是國家綜合實力的重要體現(xiàn)。布局衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不但體現(xiàn)了一個國家衛(wèi)星制造能力和發(fā)射水平，也是未來打造空天地網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)智慧航空、智慧海洋、智慧農(nóng)業(yè)的重要抓手，逐步成為各國開展重大科學(xué)基礎(chǔ)研究的重要平臺設(shè)施。同時，按照衛(wèi)星軌道資源先到先得的國際原則，先發(fā)國家發(fā)射的低軌道衛(wèi)星將會搶占更多軌道資源，對其他國家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來挑戰(zhàn)。例如地球近地軌道可容納約6萬顆衛(wèi)星，而星鏈計劃部署超過4.2萬顆，占比超過70%。同時，衛(wèi)星在軌道運行難以受到有效監(jiān)控和管理，對國家安全密切相關(guān)。

“星辰大?！比悦媾R諸多風(fēng)險和挑戰(zhàn)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在快速發(fā)展的同時，仍面臨大量挑戰(zhàn)，一方面衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) 傳輸速率和時延難以滿足多場景需求；另一方面衛(wèi)星壽命較短，需要對衛(wèi)星發(fā)射和后續(xù)運維工作做好長期規(guī)劃和準備。

1.帶寬較高，實用性有待驗證。據(jù)媒體披露，目前星鏈提供的普通用戶的實測速率在50-100Mbps，時延在50毫秒左右，基本達到4G增強型移動網(wǎng)絡(luò)能力。但地面通信基站可以根據(jù)人口密集程度進行有針對性的配置和布局，靈活性較高。而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)無法解決在人口稀少地區(qū)資源被浪費的問題：主要是因為衛(wèi)星的飛行軌道基本固定，對人口稠密和稀少地區(qū)提供的服務(wù)資源和能力相當，如何既能保證人口密集區(qū)域的通信覆蓋，又能降低偏遠地區(qū)或海洋等區(qū)域通信資源可能出現(xiàn)的浪費現(xiàn)象，需要進一步論證分析。同時，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)難以直接面向終端用戶，需要通過碟形天線進行中轉(zhuǎn)，很難實現(xiàn)當前我們用手機或者電腦直接連入網(wǎng)絡(luò)的模式，用戶體驗仍需提升。

2.建設(shè)運維成本高，需持續(xù)投入。在制造與發(fā)射方面，我們以星鏈為例，按照每次發(fā)射60顆衛(wèi)星，最終部署超過4萬顆衛(wèi)星的計劃，SpaceX公司至少需要發(fā)射700次以上。即使衛(wèi)星制造可以擴大量產(chǎn)規(guī)模以及實現(xiàn)獵鷹9火箭常規(guī)化重復(fù)使用，整個衛(wèi)星制造和發(fā)射成本仍將超過500億美元。在運維方面，由于星鏈衛(wèi)星主要部署在低軌道，因此稀薄的空氣將會對衛(wèi)星飛行產(chǎn)生阻力和能量消耗。同時，衛(wèi)星的壽命一般在5～7年左右，也就是說每隔7年左右就需要對衛(wèi)星進行一輪更新，整體運維成本和更新費用預(yù)計每年超過百億美元。

3.太空碎片與化學(xué)物質(zhì)影響地球生態(tài)體系。目前以星鏈為代表的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星體積小壽命短且數(shù)量龐大，對光學(xué)、射電天文臺會造成潛在觀測干擾。同時大量衛(wèi)星部署在近地軌道會產(chǎn)生太空碎片帶來安全風(fēng)險。雖然衛(wèi)星在大氣層中會燒毀絕大部分部件，但所產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)可能會破壞地球臭氧層。例如衛(wèi)星的主要成分是鋁，在燃燒后會產(chǎn)生氧化鋁，如果大氣中含有大量氧化鋁將會造成散射，最終改變地球的反照率。

參考資料：

【1】鹿藝，肖尤丹.SpaceX創(chuàng)新機制及對我國航天技術(shù)發(fā)展的啟示,三思派，2021-05-06.

【2】余建斌. 中國空間站彰顯創(chuàng)新精神，人民日報，2020-02-2.

【3】程亦之.SpaceX發(fā)射完成星鏈星座第一個軌道層，三體引力波，2021-05-27

【4】任友善，熊文明，劉愛國.馬斯克是如何從NASA取到真經(jīng)的？， 鈦禾產(chǎn)業(yè)觀察，2021-06-15

【5】任友善，熊文明，劉愛國.從NASA到SpaceX：美國商業(yè)航天的隱秘往事，鈦禾產(chǎn)業(yè)觀察，2020-12-06

【6】翟尤等著，《數(shù)字時代，構(gòu)建安全共贏新生態(tài)》，電子工業(yè)出版社，2021年4月出版

文章題目：布局衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的價值、意義與挑戰(zhàn)
標題路徑：http://www.rwnh.cn/article12/sccggc.html

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