文 | 脑极体
几个月的功夫,“硅谷钢铁侠”马斯克的SpaceX公司,已经围绕太空刷了不少履历值。
猎鹰9号火箭从NASA肯尼迪航天中心首次发射,成为全球私营公司载人航天的首演;星际飞船原型 SN4 引擎静态焚烧测试发生爆炸,一度成为科幻迷的年度憾事;而就在上个月,星链设计第七批60颗卫星发射乐成,带来的光污染也引发了天文学界抗议……
在诸多刷屏事宜中,星链设计目的建成的卫星互联网,可能是距离普通人最近、商业价值最具象的项目了。
而就在今年4月,卫星互联网作为通讯网络基础设施的代表之一,也首次被纳入新基建信息基础设施的范围,标志着卫星互联网建设已经上升为国家战略性工程。两会中也有代表提出了推动卫星互联网行业生长的建议。
像马斯克一样“放烟花”式发卫星,到底是不是值得借鉴的工具呢?
并不新鲜的卫星互联网,为何此时卷土重来?
若是你还记得一个手机品牌叫摩托罗拉,那么恭喜你,露出岁数了。摩托罗拉就曾经提出过靠卫星扩大信号笼罩的“铱星设计”,背后甚至另有一个十分“强横总裁”的故事――
一位摩托罗拉的工程师在海边度假,听到妻子埋怨说海滩太偏,电话信号无法笼罩,就想到了用围绕全球的卫星组建一个星座,解决信号全球笼罩的问题。这个想法获得高层认可,很快启动了铱星设计。不得不叹息下,霸总只能承包鱼塘,而手艺男却可以为爱人放出77颗卫星。
虽然,和摩托罗拉品牌自身的消灭统一运气,铱星系统虽然乐成组网,但用户却寥若晨星,最后严重亏损,不得不低价出售了。
卫星互联网真的有用吗?若是是十年前,谜底是有那么一点吧。
好比万一你穿越到20年前的塔克拉玛干沙漠,也不必忧郁失联。由于公路沿线的“农村小基站”,接纳的就是卫星传输,让你可以照常拨打电话。虽然,服务的提供方很可能是租用的外洋卫星。
显然,第一波通讯卫星主打的移动电话,主要是为了不受基站限制,为一些人迹罕至的区域提供电话服务。对于普通人来说,装天线看电视酿成已往时,那卫星的作用就约等于不存在了。
那么,这一次卫星互联网再次风靡全球,还搭上了“新基建”的顺风车。事实是何原因呢?
这就要提到低轨通讯卫星的另一个应用偏向,也就是本文的主角――卫星互联网。
即通过大量低轨通讯卫星组成的通讯网络,可以实现全球通讯无缝笼罩,填补现有地面互联网网络的笼罩盲点,解决边远、涣散区域以及空中、海上用户的连网需求。好比少数航班才气用到的空中WiFi,就是由卫星来提供服务的。
虽然,随着手艺的不断进步,卫星星座也有可能逐步替换地面基站,实现周全的“天空基站”。这也是为什么,会泛起卫星互联网威胁5G网络的听说。
不外,以移动电话为目的的通讯卫星星座设计,也就是上世纪90年代最先的第一个卫星互联网热潮,效果也都有目共睹了。由于地面移动通讯系统的迅猛生长,导致卫星通讯变得十分鸡肋,并未获得普遍应用。
而以网络服务为目的的新一代太空互联网,之以是会被另眼相看,主要来自三方面的条件成熟:
1.低轨通讯星座的升级换代,让卫星部署成本大幅降低。
2010年前后,全球三大低轨通讯星座都最先了升级换代。“全球星”Global star启动了二代星设计,增添了基于卫星的WiFi服务;轨道通讯公司Orbcomm也完成了6颗第二代星的发射,两代卫星同时在轨提供服务,还可以提供物联网方面的服务;而系统最庞大的“下一代铱”星 (Iridium―NEXT)星座,也由SpaceX的“猎鹰 9”火箭乐成发射。
这一波更新的共同点是,经由商业航天的十年迭代,小型通讯卫星的研制与发射用度都大幅度降低。
好比SpaceX就通过可重复行使的火箭手艺,将发射用度降低了50%。同时,大批非航天手艺最先被引入到卫星项目之中,声称自己是第一个行使商业化和批量生产手艺生产卫星的OneWeb公司,就将卫星制造速率从每颗12-18个月,提升到了天天2颗。
在生产环节,一些可批量制造的尺度模块化的接口设计被普遍使用,3D打印手艺也被用于直接形成卫星部件。此外,OneWeb还与空客互助建立了卫星工厂,接纳高度自动化的机器人生产线,将航空飞机的批量制造履历应用到卫星领域,将单颗卫星成本降到了50万美元。
这些都赋予了卫星系统大规模部署的可能,并增强了其在商业价值上的竞争优势,最先引发更多商业公司关注。
2.互联网应用蓬勃生长,让卫星服务泛起了商业新机。
正如前文所说,卫星互联网的第一波建设热潮,主要目的是作为地面网络的“备胎”,在海上钻井平台、矿业开采、救灾抢险等领域施展其特殊优势。用户群体的小众直接形成了一块无形的商业天花板。
而从2010年以来,智能手机与移动互联网的普及,催生了一大批基于网络的创新应用,而且不再局限于电话通讯,语音、视频等最先融入一样平常生涯的每一寸,也让网络成为一国的主要基础设施。
在这样的市场环境下,宽带用户的习惯已经培育成熟,并最先不满足于既定的网络环境。当互联网场景向飞机、游轮、汽车、野外等特殊环境泛化时,提高数据服务的宽度与广度,扩展新的商业模式,自然就成了卫星通讯的拿手好戏。
除此之外,凭据联合国披露的数据,全球有49%的人口依然未进入互联网天下。若是将这一批人口纳入网络消费市场中来,所取得的收益也将十分可观。
以是一批以提供网络服务的新兴卫星互联网企业就最先崭露头角。好比以为“另外30亿人”服务为宗旨的O3B Networks。SpaceX的星链也将率先服务于高纬度区域(美国北部和加拿大)。
3.科技巨头的倾情加盟,推动卫星产业链加速成熟。
若是说第一次卫星通讯的崛起,与地面通讯产业是“有你没我”的竞争关系,以至于只能剑走偏锋、另辟蹊径,在矿井、抢险、野外之类的犄角旮旯艰难求生,那么众多科技公司的倾情介入,不仅为卫星互联网找到了新的商业目的,也以款项的气力直接推动了卫星产业链的成熟。
除了鼎鼎大名的马斯克,这波介入到卫星互联网建设中的另有Facebook,在2015年就与法国卫星公司 Eutelsat Communicaition 互助,租用后者的卫星向非洲大陆提供互联网服务。
三星也曾揭晓论文,称设计发射 4600 颗卫星来打造自己的卫星互联网,可以每月为50亿人提供每人200G的流量服务。
更别提OneWeb、SpaceX、O3b为代表的美国商业卫星公司异常善用资源,OneWeb曾经获得软银12亿美元融资, SpaceX 已往三个月更是融资逾 5 亿美元可用于星链和星际飞船项目。由此带来的不仅有丰裕的资金,还包罗多方互助的产业资源。好比OneWeb就先后与维珍银河、高通、卫讯和可口可乐等睁开互助,在卫星制造、地面服务、商业营销等方面助攻不少。
而凭据彭博社的报道,苹果公司也正在研发卫星网络手艺,吸纳了约12名相关行业的工程师,预计五年内将相关功效部署到苹果装备上。
有这么多科技智脑介入,卫星互联网想不火都难呐~
中国卫星互联网,星星之火,何以燎原?
既然卫星互联网在外洋,已经成了一个热门生意,在中国又是怎样一番境况呢?
从政策层面来看,无论是2016年《“十三五”国家科技创新计划》中首次以“国家”级别提出,推进天基信息网、未来互联网、移动通讯网的周全融合,形成笼罩全球的天地一体化信息网络;亦或是2020年将卫星互联网正式纳入“新基建”系统,对于这一手艺自己的重视是一以贯之的。
而在产业层面,现在对照着名的星座设计是“鸿雁”和“虹云”,划分发射300颗和156颗低轨通讯卫星,并将在2023年完成太空通讯网的建设。
商业气力自然也没有缺席,好比今年1月,民营公司银河航天乐成发射了首颗通讯能力达10Gbps的低轨宽带通讯卫星;汽车企业吉祥科技旗下的时空道宇,也着手招聘火箭工程师,准备涉足火箭领域。九天微星72颗卫星组成的低轨物联网星座,也将在2022年前完成部署。
总体来看,中国卫星互联网产业链,还处于项目发作的前期。这种情形的泛起,也与中国太空产业的特征直接相关:
1.手艺领先,起步较晚。
客观来说,我国的卫星手艺与卫星总数都位居天下前线。而航天企业在星座设计中展现出来的多点位、快速跃升到基础能力,也说明历久的产业积累,能够在一定程度上填补在卫星互联网领域起步晚的短板。
不外整体来看,现在我国送上太空的低轨道卫星还对照少,仅为美国通讯卫星数目的零头。而单颗或数颗卫星,对于组建太空互联网来说是杯水车薪,由于卫星会高速从地球上空飞过,数目不足就难以提供延续的通讯服务。无法周全笼罩的卫星互联网,自然也就失去了意义。
2.政策主导,商用不明。
我们知道,SpaceX公司已经举行6次发射,加上4月22日发射的60颗卫星,迄今为止,已经把422颗星链卫星送上了太空。凭据马斯克的设计,未来还准备再增添3万颗。
SpaceX公司在几年内,就搞定了人类历史发射量的3倍。背后虽然离不开NASA和美国政府支持,但商业公司对卫星互联网的推动作用,也不容置喙。
尤其是卫星系统建设成本高、周期长,决议了其生长必须有市场气力介入来调动产业活力。
好比2019年10月,美国陆军和SpaceX签署了一项称为CRADA的互助研发协议,由国防服务部门在三年的时间内,测试SpaceX即将推出的星链宽带网络。
而现在我国卫星产业还对照自力,主要是由国企主导,在市场推广、运营模式上偏向于守旧。
加上市场需求不明,也直接减缓了产业的生长周期。
3.顶层设计,民众区隔
上世纪90年代,铱星设计通过电信运营商销售卫星电话的做法,也导致销量昏暗。而OneWeb、SpaceX的动作也证实,卫星互联网的销售与服务对于项目商业化,着实起到了至关主要的作用。
好比OneWeb就与可口可乐公司互助,行使其遍布全球的销售网点,来拉近卫星互联网与民众消费市场的距离。SpaceX就更不必提了,马斯克自己就是首席网红官,随便一条推特都能登上全球热门,为其带来了价值不菲的曝光度。
而这样贴近民众的市场创新计谋,显然在海内还十分少见。人民群众与卫星距离最近的一次,可能是在某主播的直播间感受到了“直降500万,4000万火箭服务抱回家”的刺激。
市场教育与创新营销的缺失,也会直接增添投资卫星互联网产业的风险,从而劝退不少金主。
5G不香吗?为什么一门心思要上天
看到这里,人人一定以为这瓜不香了,手艺牛逼就行了,以后分分钟碾压他们,现在先用着5G它不香吗?
事实,美国原本宽带笼罩率就不高,看上卫星互联网无可非议,我们4G云云顺滑,5G更是如火如荼,基站各处的种花家不需要上天就能快乐网上冲浪。
更何况卫星信号还无法笼罩室内,人口密集点的地方基本扛不住,现在的智能手机也没有配备专门的接受装置,简直不要太鸡肋。
就算能笼罩大海、沙漠这种人迹罕至的地方,但连人影都不常见,光靠通讯费啥时候才气把发火箭的钱挣回来啊。事实凭据美国航天咨询公司的测算,卫星互联网公司可是要有1000万用户量级,才气最先盈利呢。
着实要用,可以租别人的卫星啊。像是O3b多年苦哈哈地起劲,终于有了12颗卫星,一开张不就被接入到我国运营商在马来西亚的3G基站上提供服务吗?
以是,事实有没有需要大力生长自家的卫星互联网呢?谜底是,不仅应该建,而且得赶忙,像5G网速一样快的那种。
小朋友,你是否有许多问号???
实在,卫星互联网就如统一个“大富翁”游戏,想要赢就需要开局步步为营才行。
首先,为了以后升级挣钱,最先就应该多买地对不对?卫星互联网也是一样,频率和轨位资源就是卫星需要的土地,若是被别人占了,那自己家的屋子也就没地儿开工了。
由于卫星频率和轨道资源是全球共享的,必须根据国际电信同盟的划定,两颗低轨卫星之间要相差 50 公里的高度,一个轨道高度上若是部署了卫星,那其他公司就不能再用了。而且只要一个星座群中有一颗在轨卫星,就相当于激活了整个频率和轨道的优先权。
一次占坑一片,以是率先建成的巨型卫星星座系统,会直接导致后面的星座无频可用,或是带来很大的协调难度。
举个例子,OneWeb 已经取得了Ku频段的使用权,其他企业想要使用就必须跟它协调,而相互的竞争关系决议了这样的相同势必会是低效的。若是天上都是美国的卫星星座,人人想象一下谁人画面,是不是脖子有点疼?
现在,我国获得一定国际珍爱职位的卫星频率和轨道资源,整体数目照样落后于美国。伴随着用频需求的增进,早晚要向太空通讯扩展,以是早建早占坑,这个逻辑是一定的。
而且,卫星会造还不够,还得会管吧。不建卫星互联网,怎么发现并逐一解决卫星治理中那些大大小小的坑,指望美国写本指南手把手教吗?
随着卫星数目的极速增添,频率和轨道日益拥挤,若何有效地治理卫星频率,实现频率使用效率的最大化,关系到卫星通讯的产业竞争力,也是卫星治理面临的要害性挑战。
在卫星星座的运行过程中,也会遇到诸如射频滋扰等问题,此前OneWeb 公司就曾提出提出 Progressive Pitch手艺,在NGSO卫星进入低纬度区域时逐步倾斜调整卫星天线的指向角度,以消除对 GSO 卫星的滋扰。但也有许多卫星公司示意,其滋扰避让效果并不理想。
除此之外,卫星互联网的跨境笼罩和全球通讯特征,可以让轨道卫星直接将数据信息传输到境外网关站举行落地,由此形成的庞大网络通讯环境,也会给国家信息平安带来隐患。此前就有报道称一个俄罗斯的黑客组织通过挟制卫星通讯链路来偷取信息。
在信息手艺和航天手艺交汇的地带,若何合理地谋划与羁系,就需要连续的探索来形成手艺、履历的聚积效应。
显然,卫星互联网的生长步骤缓慢,也会直接延缓相关产业沉淀。
从另外一个角度来看,卫星互联网并不只是用来网上冲浪,还可以作为星基增强系统,提高定位精度。
好比辅助北斗等GNSS系统卫星,提升其定位能力,这对于生长自动驾驶、智慧交通建设等也意义特殊。
卫星互联网既是“新基建”的要害项目之一,也是助力其他“新基建”的主要战略支持。短期来看,我国的卫星互联网建设不会“大跃进”,但随着SpaceX“星链设计”等提速,早日卡位太空,也将成为成为中国通讯产业不得不为之的选择。
他山之石,也可攻玉:厚积薄发的中国卫星互联网会是什么容貌?
在这一趋势的指导上,人人可能会好奇,商业味道粘稠的卫星互联网,与理工科气质的中国卫星产业碰撞在一起,到底会生出怎样的娃?
找遍全球可能都没有先例可以参考,以是我们不妨从逻辑上来推演一下:
一方面,外洋的卫星互联网热潮主要是由商业部门驱动的,这决议了其项目一最先就会锚定伟大的经济利益,由此发生的产业动荡和资源虚耗也将由社会买单。
好比资源成就的 OneWeb,就传出停业的新闻,由于无法在资源市场召募到足够多的钱来支持接下来的生长。
而星链“放烟花”一样的卫星上天设计,也由于故障太空观察而引发了天文学家的团体抗议。只管马斯克和星链团队设计推出VisorSat的设计,以辅助降低卫星亮度,削减对天文图像的损害。但SpaceX也强调,不可能制造出光学装备看不见的卫星。
也就是说,SpaceX的四万颗卫星设计听起来炫酷、做起来剽悍,现实却选择了商业优先、透支社会福祉作为价值。
而中国卫星互联网建设,可能会和传统基建一样,在商业用途之外更多地思量公益和惠民属性,纵然在无法实现盈利的偏远区域和功效,好比西部农村、沙漠沙漠等等,也会借助卫星通讯系统来弥平数字鸿沟。
这从一定程度上决议了,更相符国民利益的超大型卫星互联网会在本土降生,实现商业利益与公共利益的平衡。
虽然,卫星互联网的民用价值,也会在中国科技企业与运营企业的助推下被充实激活。
凭据美国卫星协会(SIA)的展望,卫星制造及火箭发射、地面基站及终端装备和卫星通讯运营,三部门的市场规模占比约为7.5%、44.6%和47.9%。
而占有一半左右市场份额的地面系统和终端装备,则可以与面向数据和用户的互联网科技企业发生“跨界效应”。
借助商业创新的气力,开展面向最终用户的服务,作育出新的商业模式。
举个例子,Teledesic系统是由比尔 ・盖茨投资的,OneWeb最初是由谷歌提出,SpaceX的马斯克更是营销大师……这些企业与小我私家的影响力,都为卫星互联网的生长带来了极高的社会关注度。
而久经沙场、天下前线的中国互联网产业军团,未尝不是通讯卫星产业化大潮的绝对生力军。
蓬勃、失败、复生、重生,卫星互联网的三十年激荡或许说明,今日的崛起不是简朴的历史重复,而是在酝酿全新的风云。
这一次,天上星河斗转,人世当击长空。
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