“星链”星座近期动向分析

李博（北京空间科技信息研究所）

当前，全球低轨通信星座领域发展已正式迈入高峰期，多个星座计划持续推进部署，“星链”（Starlink）项目作为其中的领先者，2019年已发射120 颗卫星，融资、建设进度不断加快，对全球卫星互联网产业发展将产生直接影响。

1 新增30000 颗卫星计划

计划概况

2019年10月7日，国际电信联盟（ITU）在其官网更新的卫星网络资料情况显示，美国太空探索技术公司（SpaceX）新增了20 份网络资料，每份资料涉及1500 颗卫星，意味着该公司Starlink星座在已推进建设的近12000 颗卫星基础上，有望增加至近42000 颗卫星，约为人类历史发射卫星总数的5 倍。

几点分析

1）准予发布仅说明技术合规，尚未发现在美业务运营申请。从计划本身来看，根据ITU 的规则，只要提交的网络资料通过了技术合规审核，即准予通过官方渠道发布。就当前阶段而言，尚无法确定这20 份资料代表的是一个还是多个系统，只有在后续正式发射卫星、启用网络资料时才能获得准确判断。此外，对美国联邦通信委员会（FCC）近期的非地球同步轨道（NGSO）星座运营申请情况进行调研梳理，也未发现SpaceX 公司就这批卫星提出正式相关申请。因此，距离真正的系统建设仍有较大距离，SpaceX公司CEO 在2019年10月的国际宇航大会（IAC）上也透露，“并不确定需要那么多卫星”、“全球覆盖所需卫星数量远低于此”。当前，所有资料只能说明SpaceX 公司有此规划，但并没有更多信息显示其更多实际行动。

Starlink星座在ITU 最新申请情况

2）轨道分层过密存在隐患，重点考虑中低纬度宽带需求。从20 份网络资料对应的轨道高度分布看，共分为11 层，密集分布在328～580km 的152km轨道带，不同轨道层之间高度差最小为5km。此外，有8 个轨道层差小于20km，仅星座内部未来在发射入轨、正常运行和离轨处置阶段都存在较高的碰撞风险，再考虑到年中与欧洲航天局（ESA）“风神”（Aeolus）卫星碰撞事件的影响，这对其卫星机动和自动避碰系统能力提出了新的、更高的要求。另一方面，从轨道倾角看，有22500 颗卫星（约75%）拟采用30°～53°的倾角配置，核心仍在于覆盖中低纬度地区；从频率申请看，拟采用Ku/Ka 频段（用户/馈电配置），申请带宽8.5GHz，基本涵盖Starlink 第1 期的频率范围（共6.45GHz），目标仍为提供宽带接入服务。

3）意图低成本抢占频轨，未来发展面临更强监管约束。此计划公布时，ITU 对NGSO星座设定的里程碑节点规则仍相对宽松，运营商只需要在资料提交7年内发1 颗卫星并使其稳定运行90 天，就能获得相对晚些时候提交申请资料系统的优先权，否则只有付出资料失效的代价。由此，可以判断SpaceX 公司此举最核心和最初的意图即在于低成本抢占频轨资源、挤压潜在国际对手，为后续发展争取更大的空间。但2019年世界无线通信大会（WRC－19）新规定的星座部署节点要求指出，运营商必须在资料提交9年内（即在原规定7年节点要求的基础上，再加2年时间）部署10%、12年内部署50%、14年内部署100%，否则频谱权利将按照实际发射情况按比例缩减。这也将为其未来星座建设带来一定程度上更强的监管约束。

4）后续建设融资压力空前，实际工程建设可行性待商榷。如果统一依据此前Starlink 首批试验星发射时对外宣称的单星成本100 万美元推算，30000颗卫星的研制成本约为300 亿美元，再考虑500 次发射（按照当前“一箭60星”计算）、地面系统建设成本，以及卫星寿命结束后的批量补网、维持星座连续服务等要求，至2030年左右，SpaceX 公司仅在此系统建设上的投入成本预计超过500 亿美元，未来融资、商业盈利与可持续性面临巨大的压力和挑战。而从工程研制角度来看，将正在建设的12000 颗卫星计算在内，在14年的建设周期中完成42000 颗卫星部署，意味着SpaceX 公司平均每年需要研制并发射3000颗卫星，按现行火箭运力，一年需安排50 次（约一星期一次）专用于Starlink 的发射任务，其是否支撑产能存在很大疑问。

2 新发60 颗卫星，应用布局拓展

事件概况

（1）利用重复使用火箭新发60 颗卫星，卫星技术状态做适应性调整

北京时间2019年11月11日22：56，SpaceX 公司利用重复使用的猎鹰－9（Falcon－9）运载火箭发射Starlink星座首批60 颗工作卫星，星箭顺利分离。综合SpaceX 公司官方信息来看，此次任务亮点有以下几个方面。

一是，此次发射开创低成本重复使用的新纪录。任务采用的火箭此前曾执行过3 次发射任务[分别是“下一代铱星”（Iridium NEXT）第7 组、合成孔径雷达观测与通信－1A（SAOCOM－1A）和Nusantara Satu 卫星]，此外还在史上首次采用回收的整流罩[曾执行阿拉伯卫星－6A（Arabsat－6A）任务]执行发射。

二是，相比60 颗试验星，此次卫星的技术状态做出一些调整。每颗卫星的发射质量约为260kg，比试验星（227kg）有了14.5%的提升；新增了Ka 频段的馈电链路抛物面天线，试验星用户和馈电链路测试均采用Ku 频段相控阵天线；对星敏感器进行了适应性升级。

（2）军事应用测试取得新突破，未来融入美军作战潜力被看好

目前，Starlink 卫星很多功能特征正在由美国空军实验室主导的名为“全球闪电”（Global Lightning）的计划进行测试。SpaceX 公司于2018年底获得空军关于商业卫星互联网军事试验的28000万美元合同，将利用多型军机对Starlink 进行测试。2019年10月，SpaceX 公司透露，空军已经利用2018年发射的Starlink 两颗原型星与安装在C－12军机上的终端进行数据传输测试，结果显示速率可以达到610Mbit/s，空军相关主管官员透露“测试结果非常令人满意”。

按照空军规划，随着星座的持续建设，后续将继续利用Starlink 卫星与美军的军用运输机（如C－130 等）、加油机（如KC－135 等）以及空中预警机等作战平台，开展进一步的数据传输测试。测试内容包括：数据传输速率、延时、误码率、链路余量等。此外，测试中还将对数据流和网络安全进行评估，为后续正式融入军用奠定基础。

几点思考

（1）星座竞争已从商业行为逐步转向国家战略利益谋划和争夺

目前来看，随着Starlink 正式启动工作星的大规模部署并预计2020年底投入服务，全球低轨星座发展已全面进入竞争、淘汰提速期，各国政府力量加速介入：美国军方多项目并行推进Starlink星座开发应用、监管机构持续推出利好政策、加拿大政府斥巨资扶持本国的Telesat LEO 系统、俄罗斯利用航天国家集团（ROSCOSMOS）统筹加快星座建设，本质均在于对轨道频率战略资源的抢占、对潜在巨大应用效能的重视，再考虑到当前主流国家在新一代信息网络技术领域的战略竞争态势不断升级，对卫星+5G、甚至未来6G 网络的超前布局，也是美欧等加大在该领域支持力度的重要原因。

（2）军政市场是星座稳定发展保障，一星多用多星协同值得关注

无论是20 世纪末第一轮低轨星座建设热潮中“铱”星的起死回生，还是当前军方机构主动开展研究的牵引性作用，都可看出，政府和军事应用已成为未来低轨星座发展中不可忽视的细分市场。2019年9月，铱星公司获得美国国防部超过7 亿美元的打包合同，后者仍然是该公司最大的用户。随着美军通信卫星能力发展途径趋向多元化，牢牢抓住军政用户是低轨通信星座稳定发展的根基所在。

另一方面，引入低轨星座，也将极大改变传统用天理念和模式，并反向引导卫星载荷功能设计与研发，值得关注。美国航天发展局（SDA）提出建设的下一代军事太空能力体系，以大规模通信卫星构成的“网状网”为基础，搭载遥感载荷即可构建“看护层”，针对战术用户提出关注的时敏目标，直接进行全天时全天候持续监视，实现低时延态势感知和快速刷新，大幅提升敌方意图研判和提前干预能力；搭载导弹预警载荷即可构建“跟踪层”，多星协作、在轨处理，对高超声速导弹威胁进行识别、告警、跟踪和目标指示，有效弥补其对此类武器防御能力的空白，限制对手的打击手段，甚至使之失效。

这种以星座为依托，多载荷、多功能趋向一体化融合的新特点，将对通信、遥感和导航等各类载荷设计与应用开发提出新要求。