美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）倡導(dǎo)用衛(wèi)星提供高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),，推出了“星鏈”（Starlink）項(xiàng)目,。此前，SpaceX與美國(guó)軍方達(dá)成協(xié)議,，使用星鏈衛(wèi)星群為美國(guó)陸軍進(jìn)行通信測(cè)試,。馬斯克表示星鏈計(jì)劃不僅要超越5G，而且要淘汰全球的寬帶,。

2018年2月,，SpaceX的獵鷹九號(hào)在加利福尼亞成功發(fā)射，它攜帶的兩顆星鏈實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星宣告了星鏈建設(shè)的正式開(kāi)啟,。在此之后,，SpaceX加快了星鏈的建設(shè)速度。2019年,，SpaceX在佛羅里達(dá)發(fā)射了兩次獵鷹九號(hào)火箭,，由于星鏈衛(wèi)星的體積較小，獵鷹九號(hào)一次性可以搭載60顆衛(wèi)星,。不過(guò)這離SpaceX 發(fā)射12000顆的計(jì)劃還很遙遠(yuǎn),，因此2020年開(kāi)始，SpaceX幾乎以每個(gè)月一次的頻率向太空投放新的星鏈衛(wèi)星,，每次的數(shù)量為60顆,。

截至目前，星鏈計(jì)劃在軌的衛(wèi)星已經(jīng)達(dá)到了約600顆,。根據(jù)馬斯克的短期計(jì)劃,，今年星鏈系統(tǒng)就要實(shí)現(xiàn)美國(guó)北部以及加拿大等北美高緯度地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，2021則將實(shí)現(xiàn)接近全球覆蓋的水平,。去年10月,，馬斯克已經(jīng)能夠通過(guò)星鏈發(fā)送推特，并且他表示該系統(tǒng)已經(jīng)能夠提供天基互聯(lián)網(wǎng)的功能,。

星鏈到底要干什么,？真的會(huì)成為5G的威脅嗎？

文 | 奧卡姆剃刀

編輯 | 崔赫翾 瞭望智庫(kù)

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星鏈計(jì)劃,，讓我們想起早年的“放衛(wèi)星先驅(qū)”——銥星計(jì)劃,。

上世紀(jì)90年代，摩托羅拉公司工程師巴里·伯蒂格的妻子在加勒比海度假時(shí)抱怨道：由于身處偏遠(yuǎn)地帶,，無(wú)法用手機(jī)聯(lián)系客戶,。

于是，巴里和另外兩名工程師討論后決定干脆建立一個(gè)能夠全球覆蓋的衛(wèi)星系統(tǒng),，讓用戶在世界上任何地方都可以打電話,。

銥星電話

7條衛(wèi)星運(yùn)行軌道，每條軌道上均勻分布11顆衛(wèi)星,，就像化學(xué)元素銥（原子序列是77）原子核外的77個(gè)電子圍繞其運(yùn)轉(zhuǎn),。因此，它被命名為銥星計(jì)劃,。

銥星計(jì)劃直接解決了當(dāng)時(shí)基站覆蓋技術(shù)難題,，讓用戶在任何一個(gè)地方都可以通過(guò)銥星實(shí)現(xiàn)通訊。

銥星設(shè)計(jì)不僅理念先進(jìn),，進(jìn)展也是一路高歌,。到了1998年5月，布星任務(wù)全部完成,，11月1日,，正式開(kāi)通全球通信業(yè)務(wù)。

然而,，運(yùn)營(yíng)后的現(xiàn)實(shí)給了銥星計(jì)劃一個(gè)當(dāng)頭棒喝,。

一是其體驗(yàn)遠(yuǎn)不及地面的高密度蜂窩網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)地面移動(dòng)通信,，即手機(jī)蜂窩網(wǎng),，幾乎完全占領(lǐng)了市場(chǎng)。

二是入不敷出,。在人口集中的城鎮(zhèn)地區(qū),，大家肯定使用更便宜的地面基站；偏遠(yuǎn)地區(qū)沒(méi)有基站,，人們不得不使用銥星通訊,，為節(jié)省昂貴的話費(fèi)，只言簡(jiǎn)意賅地交流緊急事務(wù),。

這種被視為應(yīng)急求援的手段,，其實(shí)只有少數(shù)有錢(qián)人才能負(fù)擔(dān)得起。僅用戶語(yǔ)音終端就需要3000至數(shù)萬(wàn)美元不等,，空間段費(fèi)用也達(dá)每分鐘3～7美元,。

為了維持住幾十顆衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)，銥星計(jì)劃不得不收取高昂費(fèi)用。收費(fèi)越高,，用戶就越少,，用戶越少，則收費(fèi)越高,，形成了惡性循環(huán),。

在雙重打擊下，銥星計(jì)劃的運(yùn)營(yíng)之路磕磕絆絆,。

到了1999年4月,，銥星用戶也不過(guò)才1萬(wàn)，4個(gè)月后,，上升到2萬(wàn),，與貸款合同要求的用戶數(shù)還有很大距離。接著,，在拖欠15億美元貸款的兩天之后，銥星公司提出了破產(chǎn)保護(hù)的申請(qǐng),。

銥星在商業(yè)上失敗后并沒(méi)有破產(chǎn),，而是被美國(guó)軍方看上了。美軍覺(jué)得一旦打起仗來(lái),，沒(méi)有地面基站的支持,，銥星就可以為美軍提供全世界任何地方的可靠通信，這個(gè)能力讓美軍視若珍寶,。

2006年,，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室、海軍水面作戰(zhàn)中心的Dahlgren研究室與衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商銥星公司和管理銥星的波音公司達(dá)成一個(gè)研究與開(kāi)發(fā)合作協(xié)議,，目的在于當(dāng)傳統(tǒng)無(wú)線電通信信號(hào)傳輸受阻時(shí),，不用地面通信基礎(chǔ)設(shè)施就能為士兵提供超視距通信。軍方注資讓銥星計(jì)劃得以延續(xù),。

雖然摩托羅拉的銥星計(jì)劃失敗了,，卻留下一個(gè)不錯(cuò)的思路：通過(guò)發(fā)射衛(wèi)星傳輸通信信號(hào)。

SpaceX公司的星鏈計(jì)劃跟銥星計(jì)劃的作用類(lèi)似,，它們都支持在人跡罕至沒(méi)有基站的地方的高速連接,，同樣造價(jià)不菲。

又貴又虧的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),，為什么吸引了這么多人,？

SpaceX公司創(chuàng)始人馬斯克曾表示,，星鏈計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)個(gè)人用戶帶寬超過(guò)1Gbps，時(shí)延滿足在線游戲需求，也就是可以達(dá)到50毫秒以內(nèi),。高帶寬,、低時(shí)延，這兩大特征不得不讓人聯(lián)想到作為國(guó)內(nèi)新基建頂梁柱的5G,。

SpaceX公司創(chuàng)始人馬斯克

星鏈取代5G的言論一時(shí)間甚囂塵上,。

它真的會(huì)成為5G的威脅嗎？

首先,，先說(shuō)衛(wèi)星覆蓋,。

到2020年底，中國(guó)將建設(shè)80萬(wàn)個(gè)5G基站,，對(duì)于全國(guó)覆蓋還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,，理想情況應(yīng)該建設(shè)1000萬(wàn)座以上。

很多人被1萬(wàn)多顆星鏈衛(wèi)星的數(shù)量嚇到了,，這其實(shí)是誤解,。1萬(wàn)很多嗎？一顆星鏈衛(wèi)星的帶寬是20Gbps,，而5G基站的帶寬是15Gbps,，兩者相差不大。區(qū)區(qū)1萬(wàn)多顆衛(wèi)星,，能提供的連接密度和通量密度,，跟地面基站是沒(méi)法相提并論的。

連覆蓋中國(guó)服務(wù)都沒(méi)戲,，又談何服務(wù)全世界,？

其次，連接設(shè)備受限,。

星鏈衛(wèi)星使用的是通信衛(wèi)星常規(guī)的ka和ku波段,，跟手機(jī)頻率不匹配。馬斯克的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星使用的是Ka和Ku波段,，在20GHz左右,。而我們用的智能手機(jī)使用的Wi-Fi頻段分別是2.4GHz和5GHz。因此必須使用專(zhuān)用的衛(wèi)星手機(jī)或者要使用轉(zhuǎn)發(fā)器,。

再次,，多數(shù)星鏈衛(wèi)星的高度是1150公里，信號(hào)從地面發(fā)出到再返回差不多2300公里,，僅光速時(shí)延就高達(dá)7毫秒,，這還沒(méi)算信號(hào)落地的處理時(shí)間，這么高的時(shí)延完全滿足不了1毫秒的5G端口時(shí)延指標(biāo),，無(wú)法應(yīng)用于無(wú)人駕駛,、遠(yuǎn)程手術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，也就無(wú)法滿足5G產(chǎn)業(yè)升級(jí)的要求,。

去年國(guó)際電信聯(lián)盟已經(jīng)確立了6G的三大使用場(chǎng)景,，跟星鏈計(jì)劃沒(méi)有任何關(guān)系。無(wú)論是現(xiàn)在建設(shè)中的5G和正在研究規(guī)劃的6G,，都是以地面基站為基礎(chǔ)的,，“星鏈計(jì)劃”這樣的衛(wèi)星系統(tǒng)只能作為地面通信網(wǎng)絡(luò)的有益補(bǔ)充，而絕不可能顛覆和替代前者,，這是通信界的共識(shí),。

采用星鏈項(xiàng)目這樣的技術(shù)，是由美國(guó)特定國(guó)情決定的——人口密度低,，基站間平均距離遠(yuǎn),。鋪設(shè)同樣長(zhǎng)度的光纜，在美國(guó)和在中國(guó)能夠連接基站的數(shù)量級(jí)可能都不相同,，在人口密度低的地方鋪設(shè)光纖投入產(chǎn)出比太低,，于是，互聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。

換言之,，星鏈的主要目標(biāo)市場(chǎng)是美國(guó)，目的是用來(lái)解決美國(guó)人口密度低的地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)接入,。

所謂“超越5G、直達(dá)6G”的說(shuō)法,，是美國(guó)在跟中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)5G主導(dǎo)權(quán)失利的情況下,，散布出來(lái)的政治謠言。

想要理解衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的意義，首先要明白兩件事：頻譜和軌道,。

先說(shuō)搶奪軌道,，為什么會(huì)有搶奪軌道的擔(dān)憂呢？

首先,，衛(wèi)星在運(yùn)行中必須占據(jù)某個(gè)軌道位置,，其中有位于赤道上空的對(duì)地靜止軌道，有SpaceX想要放置衛(wèi)星的近地軌道,。但不管哪個(gè)軌道,，其空間資源都是有限的。

其次,，來(lái)自圖片的誤導(dǎo),，有的衛(wèi)星圖片看起來(lái)非常擁擠，把地球畫(huà)得很小，把衛(wèi)星畫(huà)得很大,，其實(shí)這是比例嚴(yán)重不對(duì)等造成的錯(cuò)覺(jué),。

其實(shí)這種擔(dān)憂完全沒(méi)有必要。

第一,，我們將星鏈計(jì)劃中的軌道類(lèi)比成了赤道上空同步靜止軌道,，赤道上空同步靜止軌道的確比較擁擠，因?yàn)槭且粋€(gè)環(huán),。但星鏈計(jì)劃中所采用的中低運(yùn)動(dòng)軌道是球面,，情況完全不同。

舉個(gè)例子,，地球表面積5.1億平方公里,，如果每隔一公里擺一輛卡車(chē)，可以擺5億輛卡車(chē),。而衛(wèi)星軌道面當(dāng)然比地球表面積大得多,，即使以10公里的間距發(fā)射衛(wèi)星，仍然可以擺放500萬(wàn)顆,，所以說(shuō)區(qū)區(qū)1萬(wàn)顆抑或是4萬(wàn)多顆衛(wèi)星就想把衛(wèi)星軌道占滿了,，這根本就是無(wú)稽之談。

第二,，“星鏈”二期的衛(wèi)星高度是550公里,，這個(gè)位置還是有稀薄空氣阻力的，再加上地球是個(gè)不規(guī)則球體,，引力并不均衡,，低軌衛(wèi)星必然會(huì)偏離軌道，隨著時(shí)間的推移跌落大氣層燒毀也是很有可能的,。

星鏈計(jì)劃的時(shí)間跨度是十年,，后期的衛(wèi)星還沒(méi)發(fā)射，早發(fā)射的衛(wèi)星正常運(yùn)行還是個(gè)未知數(shù),。

再說(shuō)搶奪頻率,。 

一般來(lái)說(shuō)，所有衛(wèi)星頻率都必須通過(guò)兩級(jí)報(bào)備,，先報(bào)給自己本國(guó)的無(wú)線電管理部門(mén),，例如在中國(guó)是報(bào)給工信部無(wú)線電管理局；在美國(guó)是報(bào)給FCC（聯(lián)邦通信委員會(huì)）,，經(jīng)由本國(guó)政府同意后再報(bào)給ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）,。

目前，已經(jīng)在軌運(yùn)行開(kāi)展業(yè)務(wù)的衛(wèi)星頻率具有高優(yōu)先級(jí),，新發(fā)射衛(wèi)星的頻率要保證不與這些高優(yōu)先級(jí)頻率沖突,，這就需要大量的協(xié)調(diào)工作,。因此每年中國(guó)工信部在國(guó)際電信聯(lián)盟的會(huì)議上，就會(huì)找很多有衛(wèi)星的國(guó)家進(jìn)行多方協(xié)商,、溝通,，甚至權(quán)益交換，協(xié)調(diào)工作非常復(fù)雜,。

而星鏈衛(wèi)星的頻譜,，其頻譜規(guī)劃的是10GHz到20GHz，這是通信衛(wèi)星最常用的Ku和Ka段,，既然常用就說(shuō)明以前早就被人占用,，因此在進(jìn)行無(wú)干擾認(rèn)證的時(shí)候就非常困難。而作為美國(guó)的重點(diǎn)項(xiàng)目,，聯(lián)邦通信委員會(huì)網(wǎng)開(kāi)一面批準(zhǔn)了它在美國(guó)上空的使用權(quán),，但在其他國(guó)家上空就會(huì)有兩種情況。

一是對(duì)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家而言,，“搶奪頻率”問(wèn)題的確存在,。反正本國(guó)也沒(méi)衛(wèi)星，不存在干擾問(wèn)題,，這些國(guó)家政府沒(méi)有必要,、沒(méi)有動(dòng)力、也沒(méi)有能力去管轄,，因此星鏈衛(wèi)星這些地方暢通無(wú)阻,。

二是衛(wèi)星大國(guó)中Ku和Ka頻段早就被占用了，星鏈就必須論證不會(huì)影響前序衛(wèi)星的正常工作,，要提供電磁兼容性證明,，還要得到所在國(guó)的批準(zhǔn)。美國(guó)衛(wèi)星過(guò)境我國(guó)時(shí),，開(kāi)機(jī)狀況需要得到我國(guó)的批準(zhǔn)，但這個(gè)規(guī)則是對(duì)等和公平的,，我國(guó)衛(wèi)星過(guò)境美國(guó)時(shí)開(kāi)機(jī)情況,，也得要美國(guó)政府的批準(zhǔn)。

既然有政府的嚴(yán)格管控,，鑒于Ku和Ka頻段的常見(jiàn)性,，跟我國(guó)通信衛(wèi)星有重疊。下圖在是國(guó)際電信聯(lián)盟網(wǎng)站查詢到的中國(guó)Ku和Ka衛(wèi)星注冊(cè)信息,，已經(jīng)有32顆衛(wèi)星在我國(guó)上空擁有優(yōu)先級(jí),，至于星鏈的衛(wèi)星需要與他們逐個(gè)談判，然后還要得到通信管理局的批準(zhǔn),。搶占頻率的問(wèn)題也不存在,。

但星鏈計(jì)劃還是造成一些困擾,。

比如光學(xué)天文學(xué)。夜晚,，地球上空的這些近地軌道衛(wèi)星可以被太陽(yáng)照得非常明亮,。利用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)太空進(jìn)行觀測(cè)，就好比是給太空照相,。這些明亮的星鏈衛(wèi)星可能使部分天文圖像都曝光過(guò)度,，一片白茫茫。

而隨著太空互聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)越做越大,，可能將有越來(lái)越多的衛(wèi)星飛上天,。一方面是巨大的商業(yè)利益，另一方面,，觀測(cè)甚至是普通人仰望星空,，未來(lái)也許都會(huì)變成一件奢侈的事情。而解決這些矛盾也并不是件容易的事情,。

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