高宇 李博 刘鸿鹏
(1北京空间科技信息研究所 2 东方红卫星移动通信有限公司)
北京时间2019年2月27日5时37分,一网公司(OneWeb)在法属圭亚那库鲁航天中心利用“联盟”(Soyuz)运载火箭成功发射6颗OneWeb通信卫星,标志着其低轨宽带通信星座正式启动部署进程。
此次发射的6颗通信卫星分别编号为OneWeb-0006/0007/0008/0010/0011/0012, 是OneWeb利用其与空客防务与航天公司(ADS)在法国图卢兹联合开发的批量自动化生产线生产的首批正式工作星,除了OneWeb-0008卫星质量为147.7kg外,其余质量均为147.4kg。此次任务中,6颗卫星被发射至1000km左右、87.9°倾角的预定轨道,此后通过等离子体电推进系统爬升至1200km的工作轨道。按照OneWeb最初公布的方案,后续任务中的卫星均将被发射至500km高度的轨道,再自主抬升至工作轨道。
OneWeb原计划在2018年中期发射首批卫星,但受ADS卫星工厂研制进度、阿里安航天公司火箭发射档期及发射前突发故障处理的影响,不得不推迟至今。此外,原发射计划中的10颗卫星规模也缩减至6颗,按照该公司创始人格雷格·维勒的说法,另4颗主要作为“地面备份”,因为“仍然有很多地方很可能会出现问题”。但根据外媒消息,此举也是为了避免此次发射出现意外,从而可以再及时发射备份卫星,以满足监管机构为OneWeb公司分配的频谱资源启用的最后期限要求。根据阿里安航天公司的发射任务说明,伴随卫星发射的还有4个质量飞行模拟器(MFS),但后者在任务执行过程中,并不会与火箭适配器分离。
根据OneWeb公司与阿里安航天公司签订的发射合同,后者将提供总计21次的“联盟”火箭发射服务,除首次任务外,随后单次发射卫星数量最高可达32颗,其中绝大多数发射任务选定于哈萨克斯坦拜科努尔发射场执行,以避开库鲁航天中心的密集发射档期。据悉,下一次发射任务计划在2019年8月或9月执行,随后每21天发射一次,按此推算,在2020年底前可完成OneWeb全球星座的初步部署工作,2021年即可开始提供覆盖全球的宽带通信服务。
OneWeb公司是成立于2012年的一家英国初创公司,旨在利用大规模低轨卫星星座提供全球宽带通信服务。近年来,全球提出了十余个低轨宽带通信卫星星座计划,OneWeb系统是其中融资额最高、工程进度最快的项目,受到了行业内外资本力量的关注与追捧。
根据OneWeb公司的最新方案,OneWeb系统构成如下:
空间段:约600颗卫星 ,单星质量控制在150kg以内,每颗卫星配备2副Ku频段的用户链路天线、2副Ka频段的关口站天线以及2副全向测控天线,单星容量超过8Gbit/s,星座总容量可达到数Tbit/s量级。
地面段:超过40个关口站,分布于全球范围,单个关口站配置多副口径大于3.5m的天线,可同时服务10余颗卫星。
用户段:固定、舰载、车载和机载等多类型终端,天线尺寸为45cm~1m,包括机械式双抛物面天线、相控阵天线等多种方案,终端数据服务速率可达50~ 200Mbit/s。
截至2019年5月,OneWeb公司已开展了多轮融资,包括种子轮融资、A轮融资以及私募股权融资,共筹集约17亿美元资金,现有注资结构下,日本风险投资公司——软银集团是其最大股东(占股超过40%)。
在资金的支持下,OneWeb星座的建设进度近年来明显加快。除了在法国建立1条卫星生产线外,OneWeb公司与ADS公司在美国佛罗里达州成立合资公司,另建了2条批量自动化生产线,已于2019年1月正式投产,实现单条生产线一天一星的出厂能力,预计将承担OneWeb星座后续大部分卫星的研制工作。
对OneWeb公司自身而言,此次发射任务的成功意义重大。一方面,与2018年SpaceX公司和Telesat公司相继选择先部署技术试验星不同,本次任务跳过了试验星环节,直接发射工作星,6颗卫星均为星座的重要组成部分,如后续在轨性能测试结果达到或超出预期,将为OneWeb公司提出2019年底实现超过150星在轨的目标奠定重要基础;另一方面,此次任务作为OneWeb星座发展过程中的一个关键里程碑,无论从星座实际进度考虑还是从可预见的积极舆论影响分析看,都将极大提振市场和投资者的信心,为更大规模融资提供有力支持,从而满足其星座后续建设和运行的巨额资金需求。
但理性来看,OneWeb星座未来发展仍存在诸多挑战:一是研制成本问题,OneWeb公司最初提出利用新兴制造理念和技术,降低单颗卫星的研制成本至50万美元,但综合一年以来多方信息来源可确定卫星成本有明显的超支情况,虽然具体超支数额并未公布,结合其2018年底将星座规模缩减1/3的计划判断,已经到了影响星座设计方案的程度;二是市场开拓问题,如果仅从可预见的卫星通信市场需求空间来看,OneWeb星座所供给的容量显然很难被现有规则和模式主导下的市场所消化,因此能否提供低价的用户终端、真正打开消费者级卫星宽带接入市场,是其发展成败的决定性因素之一。
对新一轮低轨通信星座发展而言,此次任务成功也将产生催化作用。目前来看,受市场预期的驱动,以OneWeb为代表的主流低轨星座计划均重点布局于宽带互联网业务。但结合20世纪末低轨星座发展经验判断,偏单一化的市场领域最终只能支持有限数量系统存活。OneWeb公司此举在工程进度上已正式超出主要竞争对手“半个身位”,有望第一个建成全球星座并投入业务运行,从而形成先占、先发、先建、先用优势,将对其他星座发展构成巨大压力,进一步加剧该领域的竞争淘汰节奏。
在此背景下,避免未来同质化竞争,积极开拓新业务空间成为必选之路。就行业最新发展态势而言,机载宽带、5G等蓝海市场领域已成为关注的热点。OneWeb公司近年来在上述领域布局明显:一方面积极与业界领先企业合作开发机载通信终端,并与全球最大的机载宽带服务商Gogo公司达成协议,将在星座建成后为后者机载宽带解决方案提供容量支持;另一方面,持续发力5G市场,其与欧洲航天局联合发起的“一网日出”计划将聚焦卫星与5G的融合方案研究,已于2019年1月获得英国航天局资助,此外在其提出的家用宽带终端发展设想中,也将融合5G和WiFi等多种通信制式,从而与地面移动通信运营商实现深度合作,真正抓住全球5G通信网络爆发式建设部署的风口契机,推动自身业务拓展和突破。
对整个卫星通信行业而言,此次任务成功或将引发激烈的市场反应和积极的资本动向,极有可能加快近两年来已处于深度调整期的行业格局发生新的重大变革。事实上,低轨星座在批量研制、快速部署、应用服务等多个方面的颠覆性特点,对传统卫星通信行业的冲击影响已经显现。卫星制造领域,2018年,传统GEO商业卫星的订单数量与部署数量双双走低,全球最大的GEO通信卫星制造商劳拉空间系统公司(SS/L)已被迫裁员,且其母公司——麦克萨技术公司(Maxar)已考虑关停并出售GEO卫星制造业务;卫星运营领域,全球最大的GEO通信卫星运营商国际通信卫星公司(Intelsat)收入已连续6年处于下滑趋势,其他主流GEO卫星运营商也普遍面临收入增长乏力困境。卫星通信行业领域亟待新变革,以适应用户和市场的新需求。
最后,此次任务成功也将进一步巩固并做实高低轨竞争、联合并存的新业态。首先,在制造商方面,低轨星座带来的增量市场虽然巨大,但项目数量有限,决定了制造订单数量也将极为有限。主流GEO卫星制造商已采取多样化途径布局低轨制造:ADS公司与OneWeb公司联合研发批量自动化生产线;波音公司(Boeing)提出自主发展V频段低轨星座的构想;洛马公司新卫星平台型谱规划将小卫星制造纳入重点布局;泰雷兹-阿莱尼亚航天公司(TAS)在美国开设新卫星工厂,专用于低轨星座卫星生产。
运营商方面,全球最大几家固定通信卫星运营商也均做出战略调整:Intelsat公司战略注资OneWeb公司,拟提供高低轨一体化服务解决方案;欧洲卫星公司(SES)收购O3b公司,成为全球首个拥有GEO+MEO系统的运营商;欧洲通信卫星公司(Eutelsat)计划发展低轨物联网星座(ELO);加拿大通信卫星公司(Telesat)成功部署自主低轨星座首颗试验卫星。这些举措都将塑造卫星通信行业新的能力和服务模式,影响深远。