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幾萬顆衛星就要上天 但衛星互聯網消費級終端還未成型

發布時間:2020-09-27 10:02:08來源:科技日報

  低軌道能容納的衛星數量有限,從國家層麵看,頻率和軌位都是戰略資源。正因如此,各國及各大商業巨頭近年來紛紛發力衛星互聯網。

  衛星互聯網領域風起雲湧。

  據外媒消息,9 月初美國太空探索技術公司 SpaceX 向美國聯邦通信委員會提交的最新報告顯示,該公司計劃每月定期發射 120 顆星鏈衛星。此前,SpaceX 成功發射了第 12 批星鏈互聯網衛星。

  而在國內,北京九天微星科技發展有限公司的衛星工廠已在河北唐山開工。該項目初期工程建成後,將擁有年產 100 顆衛星的研製生產能力。這也是中國首個民營衛星研發製造工廠。

  隨著今年衛星互聯網被納入新型基礎設施建設的範圍,資本及產業迅速跟進。2020 年也被業界稱為衛星互聯網“元年”。

  低軌互聯網星座成競爭焦點

  因 SpaceX 進入大眾視野的衛星互聯網其實並不新鮮。

  航天專家黃誌澄告訴科技日報記者,衛星互聯網是繼有線互聯、無線互聯之後的第三代互聯網基礎設施。它包括地球靜止軌道高通量衛星、地球中軌道互聯網星座和地球低軌道互聯網星座。“由於前兩者已經得到廣泛應用,當前業界關注的熱點是低軌互聯網星座。”他說。

  黃誌澄介紹道,20 世紀 80 年代開始發展的小衛星技術,對星座的發展起到了巨大的推動作用。20 世紀 90 年代初期,由於移動通訊和互聯網的發展,以“銥星”和“全球星”為代表的非地球靜止軌道的通信衛星星座發展迅速,掀起了建設衛星互聯網的第一個高潮。業界相繼提出了多個中低軌道互聯網星座的概念,其中包括微軟創始人比爾·蓋茨提出的“泰利迪斯”星座、法國阿爾卡特公司提出的“天空之橋”星座等。

  但在地麵移動通信係統迅猛發展的衝擊下,衛星星座由於建設成本過高,並未得到廣泛應用。

  得益於 SpaceX 成功的火箭設計、製造與發射能力,馬斯克在 2015 年提出了星鏈計劃。該計劃擬用 4.2 萬顆衛星來取代地麵上的傳統通信設施,從而在全球範圍內提供價格低廉、高速且穩定的衛星寬帶服務。

  “相較於高軌道衛星,低軌互聯網星座傳輸延時更短、路徑損耗更少、成本更低,可以滿足地麵網絡未通地區的需求,這也是國家的戰略需求。”九天微星聯合創始人彭媛媛分析。

  截至 2019 年,全球仍有近一半人未實現互聯網連接,這意味著世界上絕大多數發展中國家的人口無法享受優質的手機通信和上網體驗。地麵互聯網僅覆蓋了地球陸地麵積的 20%,地球表麵的 5.8%,衛星互聯網是一種很好的互補方案。

  “低軌道能容納的衛星數量有限,從國家層麵看,頻率和軌位都是戰略資源。”彭媛媛說,正因如此,各國及各大商業巨頭近年來紛紛發力衛星互聯網。此外,黃誌澄補充道,衛星互聯網將是最重要的軍事指揮、控製和通信手段。

  數據顯示,截至 2019 年 12 月底,全球在軌衛星數量約為 2218 顆,未來 10 年內預計數量將擴大 10 倍,增量部分主要來自低軌通信衛星。

  全球衛星互聯網發展步入快車道

  據外媒報道,過去兩年,SpaceX 在星鏈項目上的投資超過百萬美元;如今其每月可以生產 120 顆衛星;迄今已部署超過 650 顆衛星,是全球最大的衛星星群。SpaceX 還透露,將加快星鏈星群的部署,計劃利用獵鷹 9 火箭發射係統每月將 120 顆星鏈衛星發送到軌道中。

  此外,多個低軌互聯網星座計劃正在推進,包括計劃將 3236 顆網絡衛星發射到近地軌道的亞馬遜“柯伊伯計劃”以及加拿大 TeleSat 公司的 TeleSat LEO 項目等。

  在我國,中國航天科工集團“虹雲工程”與中國航天科技集團“鴻雁星座”成功發射試驗星。由中國航天三江集團所屬行雲公司負責建設運營的我國首個自主投資建設的低軌窄帶物聯網衛星星座“行雲工程”,計劃在 2023 年前後建成由 80 顆低軌通信衛星組成的星座,以期解決物聯網業務因地麵蜂窩通信網絡覆蓋不足導致的通信盲區難題。

  民營航天公司也在該領域持續發力。以九天微星、銀河航天為代表的一批衛星互聯網企業正蓄勢待發。

  九天微星智能衛星工廠 9 月 1 日在河北唐山開工建設。彭媛媛介紹道,作為九天微星衛星研發基地,這一工廠將於 2021 年初步建成投產,屆時計劃實現年產百顆以上百公斤級衛星的產能。九天微星的衛星工廠不僅是衛星整星總裝生產基地,還是衛星技術與應用研發實驗室。

  “我們將智能化、脈動式的工業生產線引入衛星製造領域,將改變傳統衛星製造模式,以批量化生產方式服務國家衛星互聯網新基建的建設需求。”彭媛媛說。

  據國泰君安證券相關研究測算,未來 10 年,國內低軌衛星係統中衛星規模有望達到 3000—6000 顆的水平。2030 年,中國衛星互聯網總體市場可達到千億規模。

  公開數據則表明,2020 年上半年,中國衛星互聯網相關企業新注冊 1128 家,同比增長 158%。

  “未來幾年,國內互聯網衛星行業有望迎來爆發式增長,百公斤以上通信衛星的批量化生產將成為行業剛需。”彭媛媛說,“從這個角度看,2020 年不僅是衛星互聯網發展的‘元年’,也將是中國商業航天的‘分水嶺’。”

  挖掘在各行業的深度應用是關鍵

  得應用者得天下,在衛星互聯網領域同樣如此。地麵終端及應用市場蓄勢待發。

  彭媛媛認為,衛星互聯網的最大挑戰在應用。“地麵終端的開發,加快企業端用戶的應用示範,突破產業化的前期瓶頸,全產業鏈的協同發展是關鍵。”

  黃誌澄持同樣觀點。“應用方麵,最大的技術難點是接收終端的開發,要達到普通消費者能用的程度,開發出手機大小的終端是比較困難的。”黃誌澄說。

  “衛星發射可能是個千億級市場,衛星互聯網的終端產品是萬億級的,而應用則是個沒有天花板、充滿想象力的市場。”彭媛媛分析,為了迎接這一市場,九天微星人才團隊、技術儲備等方麵均已提前部署。

  “我們的技術人員除了衛星製造方麵的,還有來自國際巨頭的資深通信人員,以及來自石油勘探等不同領域的從業者。”彭媛媛說,如此配置的目的,就是未來挖掘衛星互聯網在各行業的深度應用。她舉了個例子,“前段時間,西雙版納的人象衝突引起大家關注,後來客戶把這個項目交給了我們。我們就給大象套上項圈,通過衛星監測,實時跟蹤其軌跡,一旦它進入人類活動區域就會報警。”類似的應用可以拓展到遠洋船舶的全程追溯、霧霾監測等各領域。

  黃誌澄透露,目前國家層麵的衛星互聯網工程計劃正在部署中,“前期的基礎設施建設可能還是以國家隊為主,民營企業可以在終端和地麵站設計製造、發掘應用模式、降低成本等方麵發揮重要作用”。

  “彙聚各方麵的資金和人才,做好工程的頂層設計和方案優化,大力創新,盡快建成天地一體化的衛星互聯網,必將促進我國的航天技術和太空經濟,邁上一個新的台階。”黃誌澄說。

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  10 萬顆衛星發射計劃促衛星量產

  傳統意義上,航天應用屬“國家隊”領域,發射的衛星通常在地球同步軌道,采用定製化生產方式設計、製造,發射周期理論上需要 26—32 個月,也正因生產周期長、技術和成本門檻高。截至 2019 年底,中國在軌衛星 300 多顆,而全球在軌衛星數量為 2218 顆。

  然而,未來 10 年內,10 萬顆低軌衛星將有可能在太空中重新定義“星羅棋布”:SpaceX 的“星鏈計劃”4.2 萬顆、Oneweb 星座 4.8 萬顆、亞馬遜的“柯伊伯計劃”3236 顆……國內的衛星星座計劃也已啟動。據不完全統計,發射數量在 30 顆以上的有 10 個項目,其中國字頭背景的“鴻雁星座”計劃發射 300 餘顆衛星,“虹雲工程”計劃發射 156 顆衛星。

  如此龐大的發射計劃,迫使衛星的設計和生產方式發生根本變化。星座計劃發射的衛星基本都在距離地球 2000 公裏以內的近地軌道,其衛星體積小、重量輕、在軌壽命短,且星座式組網方式可以做到一次性論證和設計、批量生產,衛星的生產周期降至數周甚至天。這些都讓商業資本進入衛星生產成為可能。
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