天外Wi-Fi或将盖全球

李忠东

开启互联网     新纪元

美国当地时间2月6日，美国太空探索技术公司（简称Space X公司）成功发射了世界现役运力最强的“猎鹰重型”运载火箭。而后仅隔半月，该公司于2月22日在位于美国加利福尼亚州的范登堡空军基地SLC-4E发射场，又让 “猎鹰9号”火箭成功升空，2分钟后火箭一二级分离。大约11分钟后，配备先进雷达装置的西班牙地球观测卫星PAZ到达距离地球上方约514千米处的轨道，部署成功。

虽然此次发射的主要有效载荷是地球观测卫星PAZ，但是人们却对同时升空的代号分别为Microsat-2a和Microsat-2b的两颗互联网卫星更为关注。它们会在接下来一年内对地面进行通信测试，表明卫星互联网计划“星链（Starlink）”正式启动。Space X公司创始人埃隆·马斯克在个人推特中表示，两颗卫星的WiFi ID 分别是“Tintin A”（丁丁A）和“Tintin B” （丁丁B），丁丁是法国侦探漫画《丁丁历险记》主角的名字，密码为“martians”（火星人），现在相应区域的用户可以用手机接收到这个信号。美国著名互联网速度测试公司Ookla最近发布报告显示，截至2017年11月，全球互联网宽带的平均下载速度达到每秒40Mbps，全球移动通讯的平均下载速度达到每秒20Mbps。而“星链”计划的终端频段为11Gbs，可提供“类光纤”的连接速度，终端用户侧只需要一个笔记本大小的平板终端来接收信号，即可完成连接。

早在2014年，马斯克就曾宣布其发射互联网卫星的梦想：“ 努力让我们公司在火箭方面的成功，也能复制到卫星方面。宽带卫星互联网预定在 2020 年代中段铺设完成，能拥有超过4000万用户，意味着将为公司带来每年超过300亿美元的收益。这将是登陆火星的重要资本，可以为未来定居火星计划提供资金支持。”

2016年11月，Space X公司向美国联邦通讯委员会递交了首批发射4425颗互联网卫星的申请，表示“星链”计划将主要用于为全球个人用户、商业用户、机构用户、政府和专业用户等提供各种宽带和通讯服务，为全球用户提供1Gbps的高速上网服务。首批部署的约800颗卫星主要用于覆盖美国本土和波多黎各等地，当近地轨道的4000多颗卫星完全优化后，能为全球消费者和商业用户提供每户1Gbps的高带宽、低延时上网服务。待到全部卫星部署成功，理论上可以提供无处不在的全球互联网服务，消除传输数据的延迟问题。因此，该系统被认为有望开启人类沟通方式的新纪元。

然而，Space X公司能否像在火箭发射行业通过回收火箭带来变革一样，在卫星领域再次惊艳世人，不少人心存疑虑。这里主要有四方面的问题。一是价格问题。Space X公司副总裁帕特丽夏·库珀表示，“星链”计划具有很高的性价比。他们打算以不同价格销售不同的数据包，以满足各种需求。二是费用问题。项目投资预估需要50～100亿美元。作为一个庞大的系统工程，除了制造、发射卫星外，地面上还需要同步建设控制设施、网关地面站以及终端用户地面站，这些都需要庞大的资金支持。三是协调问题。美国联邦通信委员会批准了一网卫星公司（One Web）、挪威航天公司（Space Norway）和加拿大电信卫星公司（Telesat of Canada）利用卫星在美国市场提供或者扩大宽带服务，按规定Space X公司在部署卫星时需与其进行协调。四是太空垃圾问题。数万颗轿车大小的卫星聚集在地球周围，会被质疑为太空垃圾，因此要让这些小卫星在使用寿命临近结束时有序离轨，并采用先进技术减少可能产生的碎片。

助推卫星通讯      新飞跃

“星链”计划是在地球周边轨道构建的一个由卫星组成的“蜘蛛网”，目的是为全球消费者提供高速互联网接入服务。对于航空航天行业来说，“星链”计划将产生重大影响。现在的卫星都是小量定制，一个型号的卫星制造一两个，最多的造几十个。小量生产意味着单价贵，研发成本分摊大，限制了卫星的发展。Space X公司制造4425颗卫星的计划，直接把生产批量提高了两个数量级。而卫星价格从亿美元计算，下跌到百万美元，也是两个数量级。

火箭发射是Space X公司的强项，通过火箭回收等一系列颠覆性创新，大大降低了火箭的发射成本和发射服务频率。随着2018年“猎鹰9号”BLOCK 5的投入使用，Space X公司计划逐步实现单个火箭10次复用，大大降低了发射成本。如果维持现有生产能力不变，实际发射能力将提高10倍。按照这个计算，把全世界的商业发射统统都交给Space X公司都绰绰有余。寻找更多载荷是Space X公司面临的现实问题，而卫星互联网正好填补了这项空白。

由于偏远欠发达地区人口密度低，基础设施如电力供应、骨干网络铺设等方面的不完善，一般运营商很难提供普遍服务。而应运而生的卫星互联网能以极低成本（相对于全球铺设蜂窝移动基站）实现全球网络覆盖，在经济上显然切实可行。

“星链”计划是自实现了全球小终端卫星电话的摩托罗拉“铱星（Iridium）”系统后，人类面向个人用户卫星通讯的第二次飞跃。

科技巨头    抢占滩头

截至2017年6月，全球互联网普及率为51.7%。按地理区域划分则为：非洲31.2%、亚洲46.7%、中东58.7%、拉丁美洲和加勒比62.4%、大洋洲69.6%、欧洲80.2%、北美88.1%。由于沙漠、山脉和海洋等环境因素，世界上还有一半的人口没有接入互联网，信息的匮乏限制了当地经济文化的发展。这个庞大的数字对于任何一家追求未来发展潜力的公司来说都极具诱惑力，未来卫星互联网将成为一个激烈竞争的热门领域。

中国航天科工集团公司构建的以“虹云工程”为代表的天基互联网系统，正在打造一张无差别覆盖全球的宽带网络。这是一个很好的商业航天产业发展的支撑平台，有助于培育“互联网+”航天新兴产业。

作为中国航天科工五大商业航天工程之一，“虹云工程”产生于中国航天科工此前提出的“福星”计划。“虹云工程”在中国首次提出建立基于小卫星的低轨宽带互联网接入系统，计划发射156颗卫星，在距离地面1000千米的轨道上组网运行，构建一个星载宽带全球移动互联网络。“虹云工程”具备通信、导航和遥感一体化、全球覆盖、系统自主可控的特点，能提供极低的通信延时、极高的频率复用率，做到真正的全球覆盖，满足中国及国际互联网欠发达地区、规模化用户单元同时共享宽带接入互联网的需求。同时，“虹云工程”也可满足应急通信、传感器数据采集以及工业物联网、无人化设备远程遥控等对信息交互实时性要求较高的应用需求。目前，“虹云工程”定位的用户群体主要是集群，包括飞机、轮船、客货车辆、野外場区、作业团队以及一些偏远地区的村庄、岛屿等。按照规划，整个“虹云工程”被分解为“1+4+156”三步。第一步计划在2018年内发射第一颗技术验证星，实现单星关键技术验证;第二步到“十三五”末，发射4颗业务试验星，组建一个小星座，让用户进行初步业务体验;第三步到“十四五”末，实现156颗卫星组网运行，完成业务星座构建。预计2022年底具备全面运营条件，同年完成星座部署。

除了Space X公司和中国航天科工集团公司外，波音公司、脸书、空中客车公司和谷歌公司等科技巨头都已经有了各自的行动计划和试点项目。