版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們

8月初，千帆極軌01組衛(wèi)星由長(zhǎng)征六號(hào)改火箭成功發(fā)射。據(jù)公開(kāi)資料顯示，這18顆衛(wèi)星是我國(guó)千帆星座的首批組網(wǎng)星，采用類(lèi)似于美國(guó)星鏈衛(wèi)星的堆疊方式發(fā)射，同樣用于低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，甚至被稱(chēng)為“中國(guó)版星鏈”。這次發(fā)射再次引發(fā)人們對(duì)于我國(guó)商業(yè)航天的熱議。

圖片來(lái)源：新華社（鄭斌 攝）

群雄并起逐鹿太空

近年來(lái)，在多重因素的作用下，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展期。其中尤其是以美國(guó)太空探索公司的迅猛發(fā)展最為引人注目。從2019年5月23日，首批60顆星鏈衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入太空，截至2024年8月6日，星鏈已發(fā)射184批次，共發(fā)射衛(wèi)星6851顆。其中故障或脫軌538顆，在軌6313顆，正在運(yùn)行的衛(wèi)星6239顆，處于運(yùn)行軌道的衛(wèi)星5823顆。星鏈已經(jīng)做到了業(yè)務(wù)的全球覆蓋，獲準(zhǔn)在99個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng)，用戶(hù)突破300萬(wàn)戶(hù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)盈利。英國(guó)一網(wǎng)公司緊隨其后，從2019年2月27日發(fā)射首顆試驗(yàn)星以來(lái)，目前在軌衛(wèi)星數(shù)量已達(dá)600余顆，星座已經(jīng)接近部署完成。其他包括加拿大、俄羅斯、德國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家也提出了自己的互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃，各國(guó)計(jì)劃部署衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的公司近30家。

我國(guó)的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座規(guī)劃啟動(dòng)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(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃。中國(guó)航天科技集團(tuán)計(jì)劃構(gòu)建一個(gè)由 324 顆低軌衛(wèi)星組成的鴻雁星座。中國(guó)航天科工集團(tuán)計(jì)劃開(kāi)展 156 顆衛(wèi)星全球組網(wǎng)虹云工程。兩家都于2018年12月發(fā)射了首顆試驗(yàn)星。

我國(guó)早期的規(guī)劃規(guī)模相對(duì)較小，建設(shè)進(jìn)度相對(duì)較慢。隨著形勢(shì)的急劇變化，鑒于低軌衛(wèi)星星座的戰(zhàn)略重要性，我國(guó)于2020年4月首次把衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入“新基建”范疇，并于2021年4月26日成立了中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌規(guī)劃我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展，其成立是中國(guó)衛(wèi)星通信、衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的一個(gè)里程碑。時(shí)至今日，我國(guó)向國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）申請(qǐng)低軌衛(wèi)星數(shù)量總數(shù)已達(dá)5.13萬(wàn)顆。其中數(shù)量超過(guò)萬(wàn)顆的星座計(jì)劃有三個(gè)。

中國(guó)星網(wǎng)的GW星座共計(jì)規(guī)劃發(fā)射12992顆衛(wèi)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(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將首顆衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。隨后在11月23日和12月6日，我國(guó)又完成兩次衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射。預(yù)計(jì)今年GW星座開(kāi)始進(jìn)入批量發(fā)射，在2030年之前完成10%衛(wèi)星的發(fā)射。到2030年之后，平均每年發(fā)射量將達(dá)1800顆。

圖片來(lái)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(shè)，早在2019年11月就完成首批2顆試驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射，目前已經(jīng)完成5顆試驗(yàn)星的發(fā)射，此次發(fā)射的18顆衛(wèi)星是首批組網(wǎng)星。作為上海市政府大力支持的項(xiàng)目，千帆星座預(yù)計(jì)今年完成108顆衛(wèi)星發(fā)射；2025年底完成648顆發(fā)射，提供區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋；2027年底完成共1296顆的一期建設(shè)，提供全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋；到2030年底，完成超1.5萬(wàn)顆低軌衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)。

鴻鵠星座則是由2017年成立的藍(lán)箭航天旗下的鴻擎科技主導(dǎo)。2024年5月24日，鴻擎科技向國(guó)際電信聯(lián)盟提交了頻軌申請(qǐng)，將在160個(gè)軌道平面上總共發(fā)射10000顆衛(wèi)星。

除了以上所述，我國(guó)還有包括銀河航天、國(guó)電高科等都在籌劃自己的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座項(xiàng)目。盡管目前我國(guó)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)度與世界先進(jìn)水平仍存在一定差距，但呈現(xiàn)出百舸爭(zhēng)流、欣欣向榮之勢(shì)。

鏈接全球必爭(zhēng)之地

互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星之所以獲得全球如此大的關(guān)注，就在于星鏈計(jì)劃的實(shí)踐證明了巨型星座在經(jīng)濟(jì)上的可行性，低軌衛(wèi)星星座有望成為新一代全球化信息基礎(chǔ)設(shè)施，其占有者將獲得壟斷性的優(yōu)勢(shì)地位。

低軌衛(wèi)星是指在距離地球表面約300千米到2000千米之間軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星因?yàn)檩^低的軌道高度，具有傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低等特點(diǎn)，非常適合發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。粗略測(cè)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(gè)軌道殼層，總計(jì)可容納17.5萬(wàn)顆衛(wèi)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(wàn)顆衛(wèi)星。

在星鏈計(jì)劃之前，這樣一個(gè)數(shù)字意味著資源無(wú)限可用。然而星鏈計(jì)劃執(zhí)行至今，短短5年之內(nèi)就達(dá)到了六千多顆的發(fā)射量，而且其最終目標(biāo)是4.2萬(wàn)顆。這不禁讓各國(guó)感到了近地軌道空間資源被獨(dú)占的危險(xiǎn)。

早在地球同步軌道獨(dú)占衛(wèi)星通信市場(chǎng)的年代，世界已經(jīng)經(jīng)歷了一次空間資源緊缺的危機(jī)。當(dāng)時(shí)按照避免相撞和相互干擾的原則，每顆同步軌道衛(wèi)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(wèi)星。這使得全球衛(wèi)星通信幾乎被幾家發(fā)達(dá)國(guó)家的寡頭所壟斷。

近地軌道甚至無(wú)法像地球同步軌道一樣為后發(fā)國(guó)家保留基本的權(quán)利，只能本著“先到先得”的原則，誰(shuí)先提出申請(qǐng)，誰(shuí)就享有空間軌道和頻率的優(yōu)先使用權(quán)，而先行者將始終保持壟斷性的優(yōu)勢(shì)和收益。

即將于2030年到來(lái)的6G通信要實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)地面接入向空天地海全方位多維度接入的轉(zhuǎn)變，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要支持天基、空基、地基多種接入方式，這也必須要低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)支持，以提供更廣闊的覆蓋范圍和更高的通信可靠性。到時(shí)人們將能夠在飛機(jī)、輪船、荒野時(shí)候死的接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)永遠(yuǎn)在線。大型低軌星座將成為地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的有益補(bǔ)充和增強(qiáng)，前者主要服務(wù)分布面積廣大、但需求量較低的分散客戶(hù)，同時(shí)部分補(bǔ)充后者的服務(wù)，而后者依是通信系統(tǒng)的絕對(duì)骨干。

遑論互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星還可以開(kāi)拓世界上那些固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不發(fā)達(dá)甚至是缺失地區(qū)的市場(chǎng)。目前，全球尚有涉及27億人口、70%的地理空間，未能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋。而且即使像美國(guó)這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家，全國(guó)僅有40多萬(wàn)個(gè)移動(dòng)通信基站，與我國(guó)1083萬(wàn)個(gè)通信基站相比嚴(yán)重不足。在澳大利亞、新西蘭、巴西、墨西哥、法國(guó)、葡萄牙、德國(guó)、英國(guó)的測(cè)試表明，星鏈的網(wǎng)速表現(xiàn)遙遙領(lǐng)先于當(dāng)?shù)氐挠芯€寬帶。

將低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，得益于其天基長(zhǎng)期駐留，在戰(zhàn)場(chǎng)偵察、電子對(duì)抗、反導(dǎo)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(qiáng)軍隊(duì)的信息化能力。若搭載相關(guān)載荷，還可以實(shí)現(xiàn)全天候、全天時(shí)的天基偵察監(jiān)視能力，精確地了解戰(zhàn)場(chǎng)情況。早在2019年起，美國(guó)軍方就與SpaceX公司不斷加強(qiáng)在星鏈項(xiàng)目上的合作。在俄烏沖突中，星鏈衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)支持，使烏軍在通信、偵察等方面獲得較大助力。

為了我國(guó)通信領(lǐng)域的獨(dú)立自主，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展通道考慮，我們必須勇往直前，發(fā)展自己的互聯(lián)網(wǎng)星座，搶占低軌衛(wèi)星頻譜資源。從國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和安全的角度來(lái)考慮，鑒于其資源稀缺性、軍事重要性，也不允許我們的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)落后于人。

作者：于遠(yuǎn)航 北京宇航系統(tǒng)工程研究所高級(jí)工程師

出品：科普中國(guó)

點(diǎn)擊查看 中國(guó)科普資源名錄 資源展示

點(diǎn)擊查看 中國(guó)科普資源名錄 資源需求

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動(dòng)和科普好物！