8月初，千帆極軌01組衛星由長征六號改火箭成功發射。據公開資料顯示，這18顆衛星是我國千帆星座的首批組網星，采用類似于美國星鏈衛星的堆疊方式發射，同樣用于低軌衛星互聯網業務，甚至被稱為“中國版星鏈”。這次發射再次引發人們對于我國商業航天的熱議。
圖片來源：新華社（鄭斌 攝）
群雄并起逐鹿太空
近年來，在多重因素的作用下，低軌衛星互聯網行業進入了快速發展期。其中尤其是以美國太空探索公司的迅猛發展最為引人注目。從2019年5月23日，首批60顆星鏈衛星發射進入太空，截至2024年8月6日，星鏈已發射184批次，共發射衛星6851顆。其中故障或脫軌538顆，在軌6313顆，正在運行的衛星6239顆，處于運行軌道的衛星5823顆。星鏈已經做到了業務的全球覆蓋，獲準在99個國家運營，用戶突破300萬戶，已經實現盈利。英國一網公司緊隨其后，從2019年2月27日發射首顆試驗星以來，目前在軌衛星數量已達600余顆，星座已經接近部署完成。其他包括加拿大、俄羅斯、德國、韓國等國家也提出了自己的互聯網星座計劃，各國計劃部署衛星互聯網星座的公司近30家。
我國的低軌衛星互聯網星座規劃啟動也不算晚，早“十三五”期間，以航天科技、航天科工為首的央企分別提出了自己的衛星互聯網星座計劃。中國航天科技集團計劃構建一個由 324 顆低軌衛星組成的鴻雁星座。中國航天科工集團計劃開展 156 顆衛星全球組網虹云工程。兩家都于2018年12月發射了首顆試驗星。
我國早期的規劃規模相對較小，建設進度相對較慢。隨著形勢的急劇變化，鑒于低軌衛星星座的戰略重要性，我國于2020年4月首次把衛星互聯網納入“新基建”范疇，并于2021年4月26日成立了中國衛星網絡集團有限公司，負責統籌規劃我國衛星互聯網領域發展，其成立是中國衛星通信、衛星應用產業的一個里程碑。時至今日，我國向國際電信聯盟（ITU）申請低軌衛星數量總數已達5.13萬顆。其中數量超過萬顆的星座計劃有三個。
中國星網的GW星座共計規劃發射12992顆衛星，其中GW-A59子星座6080顆，分布在500-600千米的極低軌道；GW-A2子星座6912顆，分布在1145千米的近地軌道。2023年7月9日，長征二號丙運載火箭成功將首顆衛星互聯網技術試驗衛星送入預定軌道。隨后在11月23日和12月6日，我國又完成兩次衛星互聯網技術試驗衛星的發射。預計今年GW星座開始進入批量發射，在2030年之前完成10%衛星的發射。到2030年之后，平均每年發射量將達1800顆。
圖片來源：央視新聞
“千帆星座”也叫“G60星座”，由成立于2018年的上海垣信牽頭建設，早在2019年11月就完成首批2顆試驗衛星的發射，目前已經完成5顆試驗星的發射，此次發射的18顆衛星是首批組網星。作為上海市政府大力支持的項目，千帆星座預計今年完成108顆衛星發射；2025年底完成648顆發射，提供區域網絡覆蓋；2027年底完成共1296顆的一期建設，提供全球網絡覆蓋；到2030年底，完成超1.5萬顆低軌衛星的互聯網組網。
鴻鵠星座則是由2017年成立的藍箭航天旗下的鴻擎科技主導。2024年5月24日，鴻擎科技向國際電信聯盟提交了頻軌申請，將在160個軌道平面上總共發射10000顆衛星。
除了以上所述，我國還有包括銀河航天、國電高科等都在籌劃自己的互聯網衛星星座項目。盡管目前我國低軌衛星互聯網的建設進度與世界先進水平仍存在一定差距，但呈現出百舸爭流、欣欣向榮之勢。
鏈接全球必爭之地
互聯網衛星之所以獲得全球如此大的關注，就在于星鏈計劃的實踐證明了巨型星座在經濟上的可行性，低軌衛星星座有望成為新一代全球化信息基礎設施，其占有者將獲得壟斷性的優勢地位。
低軌衛星是指在距離地球表面約300千米到2000千米之間軌道上運行的衛星。這些衛星因為較低的軌道高度，具有傳輸時延小、鏈路損耗低等特點，非常適合發展衛星互聯網業務。粗略測算，在同層與跨層星間最小安全距離均為50千米的情況下，最多只有35個軌道殼層，總計可容納17.5萬顆衛星。按照其他一些考慮到頻譜分配的算法，則最多只能容納6萬顆衛星。
在星鏈計劃之前，這樣一個數字意味著資源無限可用。然而星鏈計劃執行至今，短短5年之內就達到了六千多顆的發射量，而且其最終目標是4.2萬顆。這不禁讓各國感到了近地軌道空間資源被獨占的危險。
早在地球同步軌道獨占衛星通信市場的年代，世界已經經歷了一次空間資源緊缺的危機。當時按照避免相撞和相互干擾的原則，每顆同步軌道衛星的漂移范圍限制在±0.1°，地球同步軌道上最多只能部署放1800顆衛星。這使得全球衛星通信幾乎被幾家發達國家的寡頭所壟斷。
近地軌道甚至無法像地球同步軌道一樣為后發國家保留基本的權利，只能本著“先到先得”的原則，誰先提出申請，誰就享有空間軌道和頻率的優先使用權，而先行者將始終保持壟斷性的優勢和收益。
即將于2030年到來的6G通信要實現從傳統地面接入向空天地海全方位多維度接入的轉變，網絡架構需要支持天基、空基、地基多種接入方式，這也必須要低軌衛星互聯網支持，以提供更廣闊的覆蓋范圍和更高的通信可靠性。到時人們將能夠在飛機、輪船、荒野時候死的接入互聯網，實現永遠在線。大型低軌星座將成為地面移動通信網絡的有益補充和增強，前者主要服務分布面積廣大、但需求量較低的分散客戶，同時部分補充后者的服務，而后者依是通信系統的絕對骨干。
遑論互聯網衛星還可以開拓世界上那些固定網絡基礎設施不發達甚至是缺失地區的市場。目前，全球尚有涉及27億人口、70%的地理空間，未能實現互聯網基礎設施的覆蓋。而且即使像美國這樣的發達國家，全國僅有40多萬個移動通信基站，與我國1083萬個通信基站相比嚴重不足。在澳大利亞、新西蘭、巴西、墨西哥、法國、葡萄牙、德國、英國的測試表明，星鏈的網速表現遙遙領先于當地的有線寬帶。
將低軌互聯網衛星系統應用于軍事領域，得益于其天基長期駐留，在戰場偵察、電子對抗、反導攔截、通信保障等方面具備極大的潛力。所具有的全球化高帶寬波束覆蓋，可大幅增強軍隊的信息化能力。若搭載相關載荷，還可以實現全天候、全天時的天基偵察監視能力，精確地了解戰場情況。早在2019年起，美國軍方就與SpaceX公司不斷加強在星鏈項目上的合作。在俄烏沖突中，星鏈衛星的網絡支持，使烏軍在通信、偵察等方面獲得較大助力。
為了我國通信領域的獨立自主，相關產業的發展通道考慮，我們必須勇往直前，發展自己的互聯網星座，搶占低軌衛星頻譜資源。從國家長遠發展和安全的角度來考慮，鑒于其資源稀缺性、軍事重要性，也不允許我們的衛星互聯網落后于人。
作者：于遠航 北京宇航系統工程研究所高級工程師
出品：科普中國
本文封面圖片來自版權圖庫，轉載使用可能引發版權糾紛
上一篇：紅眼病，是看一眼就會傳染嗎？
下一篇：返回列表
【免責聲明】本文轉載自網絡，與科技網無關?？萍季W站對文中陳述、觀點判斷保持中立，不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考，并請自行承擔全部責任。