2023年马斯克的星链计划能成功吗.docx

马斯克的星链方案能成功吗？ 向由 消停了两个月，“马家〞的卫星又出发了。8月7日，埃隆·马斯克的公司SpaceX，完成了星链方案〔starlink〕第十次发射，57颗星链卫星进入低地球轨道，截至目前，星链卫星已有595颗。 不管星链方案能否成功，SpaceX走到这一步，已经是航天史上的奇迹。 根据航天领域垂直媒体“小火箭〞的统计，2023年，全球发射火箭102次，发射卫星406颗。然而，早在今年的上半年，SpaceX发射的卫星数量，超过了去年的全球总和。 马斯克又一次颠覆了行业。SpaceX的优势是“一箭60星〞，即发射一次火箭，能将60颗星链卫星送上太空。目前，这门技术独它所有。 根据星链方案的规划，SpaceX将在今年发射25次火箭。也就是说，今年还有15次发射方案，约900颗卫星正在排队上天。 如果说，在2023年马斯克提出星链方案时，受制于当年的火箭发射能力，星链方案很可疑心。那么，随着卫星“撒土豆式〞地发到太空，事情变得不简单了。 Starlink的前辈们 星链方案是个新词，但卫星通讯不是。本质上，星链方案是对卫星通讯的一次升级换代。 “没吃过肥猪肉，见过肥猪跑〞，这话用在卫星通讯很适宜。美国电影中常常出现卫星，比方反恐电影孤独的幸存者，在通讯不兴旺的阿富汗，侦察小队深入山林。遇到了危险，中尉麦克·墨菲爬上山顶，打卫星求助军方。 打卫星，是因为山林里没有基站，也就没有信号。 爬上山顶，是因为卫星通讯使用高频微波，穿透能力弱，树木就能阻挡。 卫星通讯的优缺点，大致从中得见。但马斯克的星链方案如果成功，会大大改善信号问题。 这还要从卫星轨道说起。按照高度的不同，通讯卫星的轨道大致分成三类，即高、中、低地球轨道。上世纪50年代人工卫星诞生起，最早被盯上的是高地球轨道。 高地球轨道，又叫對地同步静止轨道。航天工程的造价高，这不必多说。但只需要3颗高轨通讯卫星，就可以覆盖全球范围了。所以，它是那时的性价比之选。 高轨通讯卫星的带宽不够，但在那个年代，由于用户少，这个问题并不明显。 1965年，第一颗高轨通讯卫星发射，在欧美大陆之间建立了240个信道，几乎等同于4个海底电缆的通信量。是的，那时的光纤还没普及，通讯依然靠电缆。 不难发现，回到通讯大开展前的20世纪，卫星通讯是要优越得多的。 电缆的时代，基站建设难度高。尽管电报的创造者莫尔斯描述过，电缆会成为地球的血管或者神经，沿大地爬满每个角落，从此信息互通，地球成为一个村。可想法是好的，落实却不能。 地球上有山区、荒漠、海洋，电缆和基站难以全面涉足。这还只是自然层面，地球上还有大大小小国家，材料、技术、政治等因素，都可以是地面通讯建设的掣肘。 卫星通讯无视地形，岂不稳赢？这是很容易想到的。多个卫星通讯工程在上世纪80年代齐步上马，比拟著名的有Iridium、ORBCOMM和Globalstar系统。 但这，成了业内的一场噩梦。 最著名的Iridium工程，中国译作“铱〞星方案，由摩托罗拉公司在1987年提出建设。定名为“铱〞，是因为它模拟铱元素的原子结构，77个电子围绕原子核转。但在实施方案中，经过论证，改成了66颗。 和今天的星链方案一样，铱星系统是低轨道星座。它们的轨道高度780千米，沿着6条极轨道运行，每个轨道平面上均匀分布11颗卫星。1998年，铱星系统投入了使用。 更高的价格，更差的体验，“天基〞对于普通用户而言，相当没有竞争力。 然而，不到一年，铱星公司被迫破产。 时间来到了2000年，“天基〞与“地基〞的竞争中，“天基〞彻底败下阵。卫星通讯的优势荡然无存。 原因在于，地面通讯的开展太快。1975年，蜂窝网络取代了大区制网络，简而言之，蜂窝网络可以频率复用，大大增加了通信量。80年代后，高质量的光纤材料取代了电缆，数据传输速率直抵极限，私密性还更高。 地面通讯更“贼〞的是，基于GSM和CDMA的通讯网络，运营商可以一手卖，一手搞建设，抢夺了占领市场的黄金期。而铱星方案，一定要等卫星组网成功才能起作用。 相比基站的建设，卫星通讯系统技术止步不前。尤其是在本钱上，火箭、卫星的制造发射本钱居高不下。受迫于此，铱星系统进入市场，依然要求以昂贵的价格。 更严重的是，铱星系统的设计，没考虑到用户的大爆发。依然受制于带宽不够，用户人数一增加，速率之慢，时延之长，与基站相形见绌。 更高的价格，更差的体验，“天基〞对于普通用户而言，相当没有竞争力。 市场被逐步蚕食，卫星通讯落个吃力不讨好。据说，摩托罗拉公司在铱星系统投入了50亿美元。但在将它出售时，价格只有2500万美元。摩托罗拉元气大伤，与它齐步建设的卫星系统，也都几乎齐步退场。 热 土 “天基〞落败了，但是没有出局。新世纪后，马斯克前，卫星通讯一直甘当市场配角，而且是闷声发大财那种。 新世纪后的卫星通讯系统，普及高、中、低地球轨道。高轨通讯卫星受制于带宽不够，轨道资源有限，并不是新一代卫星通讯开展的重心。目前，较被看好的是中低轨卫星通讯，以中轨道的O3b，低轨道的星链方案和OneWeb最为典型。 卫星通讯系统走的是另外两条盈利路线。一条路是效劳价格敏感度低的用户，比方铱星系统，在被收购之后，铱星公司与美国政府往来密切。根据2023年一份季度报告显示，铱星二代有约35.9万名客户，来自美国政府的用户有10万名。 另一条路，是效劳于不被基站覆盖的地区。O3b方案是最直接的。根据2023年的一份报告显示，全球目前还有7亿人无法享受通讯效劳，有35亿人无法上网。O3b，就是其他30亿人的意思〔Other 3 billion〕。 “O3b〞的市场不能轻视，比方在航海、航空、运输业，紧急救援效劳等领域，通讯是一个刚需，然而基站不能面面俱到。在这些领域，卫星通讯一家独大，享受着近于垄断的市场，利润自然不薄。 不过，地面通讯也没有停止开展。新世纪后，基站数量继续攀升，全球的4G基站到达了830万座。它依然覆盖着最多的通讯市场，并且还在不断外延。 那么，马斯克是如何破局的？ 马斯克所进行的技术变革，招招冲向卫星通信系统的痛点。降本钱是首要的，“豪〞如上世纪的摩托罗拉通信巨头，也被高昂的本钱拖了后腿，可谓是血淋淋的教训。 回过头看，2023年2月，SpaceX开发的火箭重型猎鹰成功首飞，并且完成了一级火箭回收，它的意义现在更加清晰。尽管在当时，舆论更关注被马斯克放到太空的特斯拉跑车。还有航天专家说，回收火箭要花的本钱比不回收要多。 然而现在，回收一级火箭的技术，实实在在降低了本钱。接着，SpaceX创造了回收整流罩的技术，本钱进一步降低。 马斯克和 SpaceX COO 格温·肖特维尔曾透露，在复用一级火箭和整流罩的乐观状态下，单颗星链卫星制造本钱低于50万美元，单次发射本钱降至1500 万美元。 那么，根据这一标准，完全部署 4.2万颗星链卫星，需投入卫星制造本钱210 亿美元，发射本钱 105 亿美元。如前文所述，铱星发射了66颗卫星，本钱约有50亿美元。这就足以知道，马斯克站在巨人肩膀上，同时又往前走了多远。 SpaceX的技术是颠覆性的，馬斯克又一次搅动了潮流。新、老对手也纷纷进入“赛道〞。 卫星互联网“元年〞 众多项选择手就位，谁会拔得头筹？那又意味着什么？ 卫星互联网是一个多学科交叉的技术应用，SpaceX的核心优势，是通过回收和一箭多星技术，成功降低了单星发射本钱，同时整合火箭与卫星的生产全线，再度压低本钱，并且自主权大。换言之，它的核心优势在航天方面。 在互联网通信方面，星链方案也有技术的上限。目前知道的是，在网速上，星链可提供约1Gbps/秒的峰值宽带效劳。在时延上，星链的公测数据在30～80毫秒间，多数低于50毫秒。 从目前的技术上限来看，卫星互联网不能替代4G，更无法替代5G。 这是星链卫星目前的硬件上限，比拟来看，单个星链卫星略微胜过一个4G基站。但在时延上，与低于10毫秒的5G相比，它依然远远落在下风。 假设星链方案全部实现，在近地轨道的数目是4.2万颗。在大多数场景下，它能提供的效劳质量，肯定比不上数量有830万座之多的4G基站。这是蜂窝网络的原理决定的，基站越多，频率复用的程度越大，效劳就越好。 类似的原理上的上限，其实还有很多。如果和铱星一样，星链直接与终端连接，那么终端体积注定很大。铱星的时代，人手一个的大哥大，卫星还不至于奇怪。放到今天，肯定不行。 从目前的技术上限来看，卫星互联网不能替代4G，更无法替代5G。所谓的“天〞“地〞大战，更可能是“天〞“地〞融合，即两者间的分工合作，在各自占优的领域形成互补。 但这一切的前提是，卫星互联网真的能投入商用。但是显然，星链方案是否成功，目前还没有定数。根据SpaceX的规划，今年下半年，星链将率先在北美实现商用。马斯克的故事还能不能讲下去，这一步，很关键。 “赛道〞上的对手很多了。中国的卫星互联网起步很晚，但如今正在加速追赶。2023 年 12 月，我国首张国产卫星移动通信终端入网牌照发放，打破了国外的长期垄断，根本形成了完整产业链。 在工程上，2023年，“鸿雁〞“虹云〞“行云〞工程纷纷亮相。其中，鸿雁方案知名度较高，它由中国航天科技集团主持，分三期建设，共计 发射300余颗卫星。但在目前，仅于 2023 年年底成功发射了首颗“鸿雁星座〞。 本钱高昂，依然是中国航天目前的“老大难〞。 根据2023 中国商业航天产业投资报告中披露，我国商业卫星制造本钱约为 376 万美元/ 颗，发射本钱约为470 万美元/颗。要追上国际的领先水平，目前还有难度。 不过，中国在通信方面有优势，“天〞“地〞融合的条件具备。政策层面的重视也提高了，今年4月20日，国家发改委召开例行在线新闻发布会，首次明确了新型根底设施的范围，卫星互联网被纳入通信网络根底设施范畴。 太空虽然大，但是竞争之剧烈，不逊于地面种种。通讯行业的老话说，有线的是无限的，无线的是有限的。太空也如此，轨道资源和频谱资源，都是不可再生的战略资源。按照国际规那么，先占先得，这里没有后发优势。