太空WiFi就要来了

张妍

日前，美国太空探索技术公司使用“猎鹰9号”火箭，成功将卫星互联网“星链”计划的2枚原型试验卫星发射升空，标志着该公司卫星物联网项目的正式开启。此次太空探索技术公司将通过“放卫星”一般发射近1.2万颗卫星组成太空星链，向全球提供高速互联网接入服务。

卫星互联网好比把W i F i搬到了太空中，只要是在這个“WiFi”信号覆盖范围之内，个人、企业、军事设备等都可通过卫星直接实现互联网接入，进而搭建起全球无线网络。卫星互联网具有覆盖范围广等突出特点，可轻易突破现有互联网接入的限制，或将成为未来信息技术与航天技术融合发展的新兴领域。此外，卫星互联网还将赋予传统武器装备“万物互联”时代的战场新角色和“改变游戏规则”的全新战力。争夺“太空WiFi”的控制权，也将成为未来大国博弈的“制高点”。

竞相挖掘的太空“金矿”

输入密码，你就能连接上来自太空的WiFi信号，甚至还能收到卫星发来的信息“Hello World”。这些画面目前正被美国太空探索技术公司加速变为现实。早在2014年11月，太空探索技术公司就提出了搭建全球卫星互联网的构想。此后付诸实施的“星链”项目，通过在地球上空组建一个用于通讯的卫星星座网络，为全球用户提供高达1Gbps的高速网络，并计划在2024年前让全球都可以“仰望星空”上网。2018年2月，“星链”计划的首批2枚原型试验卫星搭载猎鹰9号火箭成功发射升空，已经开始与地面站进行通信。

卫星互联网并不是个新鲜事物。互联网主要通过交换设备将分散在世界各地的计算机网络相互连接，实现信息与资源的共享。但现有的互联网技术主要通过地面路由器实现互联互通，卫星互联网的出现就是打算用卫星取代地面上的路由器。这种利用卫星充当“太空WiFi”，星地链路替代光纤网络的卫星互联网，可以突破现有互联网技术的介入限制，直接利用无线信号就可以上网冲浪。

半个多世纪以来，人们相继发射了数以千计的各类航天器，如果借助互联网思维将每个卫星作为网络节点，就可以把“互联网搬到太空上”。更何况，随着相关技术的快速发展，目前各类卫星完全有能力携带有效载荷进行互联互通，并承担网络交换功能。一星多用、多星组网、多网协同的卫星互联网，也将进一步推动信息技术与航天科技的融合发展。

这也难怪近年来世界各航天技术大国纷纷把卫星互联网视为战略性项目发展。美国先进无线通信研究计划就曾提出，进一步推动地面移动通信与卫星通信的无缝融合，加快新一代空天地一体化通信网络系统构建。2016年底，美国还正式宣布投资5000万美元用于小卫星的研发。澳大利亚也于2016年12月发布《超高速宽带基础设施立法草案》，其中就包含了为国家卫星宽带网络提供资金和技术支持。2017年初，英国发布卫星和空间科学领域的空间频谱战略，还计划进一步放宽非同步轨道卫星的频谱使用，提高卫星通信频谱的利用率。

俄罗斯、巴西等国也相继启动向边远地区、农村和岛屿提供卫星互联网覆盖的计划。与此同时，以太空探索技术公司、OneWeb等为代表的新兴商业卫星公司也正加紧太空布局，争相构建卫星互联网抢占发展先机，卫星互联网发展的浪潮开始席卷全球。

燃起联网的“星星之火”

如果把提供互联网服务的范畴扩大到语音通话服务，卫星互联网的发展历史还可追溯至20世纪80年代的铱星计划。当时人们希望通过发射66颗轨道卫星，组成一个以提供语音和低速数据传输为主的“太空网络”。虽然此后铱星计划发展几经波折，但它依旧点燃了卫星互联网发展的“星星之火”。

伴随着卫星互联网再次成为热点，其自身技术也在不断革新。近年来，全球范围内陆续出现了6个大型中低轨卫星星座项目，标准化、模块化的微小卫星平台日渐成熟，推陈出新的火箭发射和回收技术也大幅降低了卫星互联网的搭建成本。曾几何时，制约铱星计划发展的最大问题就是昂贵的造星与发射成本。立方体卫星的技术成熟，不仅能有效缩减发射路程和发射载荷，也能缩减造星成本。太空探索技术公司等商业航天企业提供的廉价卫星发射方案，也直接把发射费用砍掉了一半。

如今，卫星互联网广泛使用的Ka波段已经使得卫星通信带宽有了大幅提升，“高速冲浪”的主要障碍就是卫星通信的延迟。也就是说，当你请求“太空WiFi”为你找寻一台服务器地址时，你需要等待的时间会有点长。为减少服务的延迟，太空探索技术公司的方案是把卫星放置在比平时低得多的轨道上，这样就可以提升卫星互联网的服务质量。但要想实现WiFi信号的全球覆盖，就必须发射更多数量的卫星。

目前，“星链”项目旨在发射4425颗近地轨道卫星和7518颗极低地球轨道卫星来完成这个不可能完成的任务。这近1.2万颗卫星的数量已经远远超过了目前全球在轨服役卫星不足2000颗的数量。如果上述卫星全部发射成功，太空探索技术公司就能在全球范围内提供与光纤网络相媲美的“冲浪”速度。

为数众多的“太空WiFi”遨游天际，不仅点燃了卫星互联网的星星之火，也使得频率和轨道资源成为争夺的热点。目前，OneWeb、Telesat 等公司将发展目标定位于太空通信网络，与太空探索技术公司的“星链”项目形成了竞争。早在2017年6月，美国联邦通信委员会就曾正式批准授权 OneWeb公司提供卫星互联网服务，该公司也计划发射720颗低轨道地球卫星实现互联网接入。

“星云”带来的应用风暴

随着“太空WiFi”技术的发展成熟，卫星互联网也势必在全球掀起一场应用风暴。事实上，除卫星互联网方案外，谷歌公司也曾尝试将高空聚乙烯氦气球送入平流层作为基站，在高空气球支持下为地面提供网络连接的“气球”项目。虽然国外目前发展卫星互联网项目的均是商业公司，但可实现全球网络互联的卫星互联网除商业用途外，还具有不可忽视的社会效益及军事运用潜力。

本来，卫星通信就具有通信距离远、覆盖范围广、灵活机动、通信容量较大等优点，可为军事指挥员提供灵活的全球通信覆盖能力和战术机动性，在信息化指挥控制系统中正发挥着不可替代的重要作用。卫星互联网技术一旦投入应用，将赋予传统武器装备平台改变游戏规则的全新战力。尤其是在太空、网络已由支援陆、海、空作战的辅助战场，转换为与之相互支援的主战场之后，谁掌握卫星互联网这个制高点，谁就将牢牢掌握未来战争制胜的主动权。

此外，目前世界上尚有一半人口无法使用互联网。我国幅员辽阔，偏远山区、大漠戈壁等部分区域如今依旧是通信盲区，建立全球性的卫星通信系统是弥补数字鸿沟，开展应急救援的重要解决方案。通过连上“太空WiFi”这个“隐形光纤”网络，可实现话音、视频、数据等多种应用需求的高质量通信，具备重要的应用价值。目前正在发展的卫星互联网技术，已经为在飞机上上网提供了条件。

在传统卫星制造领域，由于追求可靠性，使用的均是经过反复验证的技术和产品。新兴卫星互联网项目，在卫星研制过程中通过增加商用元器件比例，开展标准化、模块化小卫星批量生产等“跨界模式”，实现了卫星研制与生产的创新发展。这些经验和技术一旦向传统卫星制造领域流动，势必成为推动卫星制造业发展变革的重要动力。

如今，太空早已成为延伸的公共领域，可被人类利用的轨道、频谱等资源也十分有限。国外研究人员与商业资本之所以对“卫星互联网”表现出了极大兴趣，背后的动机是想利用“太空WiFi”逐步取代路由器光纤骨干网，进而掌控互联网的控制权。我们如果在衛星互联网发展中稍微犹豫，就有可能再次错失互联网的接入管制和管理权，这势必对我国互联网的信息安全与科技发展产生较大威胁与冲击。