取代5G？摧毀天文學(xué)？星球大戰(zhàn)？SpaceX的星鏈計劃影響有多大？

極客網(wǎng)·極客觀察2月22日 在最近的一個月的時間里，關(guān)于SpaceX星鏈計劃的新消息不斷傳出。2月16日，隨著馬斯克再次利用一枚獵鷹9號火箭將60顆星鏈衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道，目前SpaceX累計發(fā)射的星鏈衛(wèi)星數(shù)量已多達1145顆。星鏈計劃已經(jīng)實現(xiàn)了初步組網(wǎng)的能力。

隨著星鏈計劃的穩(wěn)步推進，相關(guān)的討論也越來越多。有人將星鏈計劃與5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，擔心星鏈計劃的應(yīng)用會取代5G網(wǎng)絡(luò)；也有天文學(xué)家發(fā)出抗議，認為星鏈計劃會摧毀天文學(xué)。這些擔憂是否會成真？這種被部分美國媒體吹捧為“改變世界連接方式”的新型互聯(lián)網(wǎng)，影響到底會有多大？讓我們來一探究竟。

星鏈計劃與5G

星鏈計劃由美國SpaceX公司于2015年提出。該公司計劃向太空發(fā)射一萬兩千顆衛(wèi)星，以組成覆蓋整個地球的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的低成本的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。該計劃的目標也可以被直觀地理解為建立一個低費用的全球覆蓋的無線WIFI網(wǎng)絡(luò)。

早在星鏈計劃被提出之初，就有人把星鏈計劃和當時還在發(fā)展中的5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在了一起。不少人擔心隨著星鏈計劃的應(yīng)用和推廣，5G會逐漸失去作用并被取代。但就目前的情況來看，這種擔心是沒有必要的。

5G的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在超高的傳輸速率，超低的傳輸時延以及更廣的傳輸容量。這三個特點使得5G可以用于實現(xiàn)AR/VR、無人駕駛、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信等對傳輸速率、時延和傳輸容量有著高要求的應(yīng)用。

而星鏈計劃的通信原理是使用太空中的人造衛(wèi)星和地面上的無線電通信站作為中繼站進行通信，與5G網(wǎng)絡(luò)直接在運營商內(nèi)部進行數(shù)據(jù)傳輸相比，多出了數(shù)據(jù)上傳衛(wèi)星和從衛(wèi)星下載數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，必定會造成較高的時延。此外，由于衛(wèi)星自身的局限性，每個用戶能夠被分配的傳輸帶寬也相當有限，很難實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)中的大容量傳輸。這些限制使得星鏈計劃的通信性能短時間內(nèi)幾乎不可能超過5G網(wǎng)絡(luò)。

雖然星鏈計劃與5G不構(gòu)成競爭關(guān)系，但兩者能夠形成互補。星鏈網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)點在于覆蓋范圍廣，可以服務(wù)于一些5G無法覆蓋到的偏遠網(wǎng)絡(luò)。在5G基站建設(shè)完善的地區(qū)，星鏈網(wǎng)絡(luò)幾乎起不到作用。但在一些人口稀疏的國家和地區(qū)，建立通訊基站往往會出現(xiàn)成本高，利用率低等問題。而一些其他的地點，例如海洋，島嶼和山谷，由于地理上的限制并不適合建立基站。這些地點是星鏈衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的主要服務(wù)對象。

5G和星鏈計劃結(jié)合后，在人群密集的城市地區(qū)，5G地面基站可以保證上網(wǎng)質(zhì)量；而在人煙稀少的山區(qū)、沙漠或海洋，互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星可以低成本地保證網(wǎng)絡(luò)通信，避免對地區(qū)稀少的用戶群的上網(wǎng)體驗造成太大影響。高中低軌衛(wèi)星通信與地面移動通信的融合發(fā)展或?qū)⒊蔀槲磥硗ㄐ诺囊淮蟀l(fā)展趨勢。

生產(chǎn)太空垃圾 天文研究或受干擾

星鏈計劃雖被許多人叫好，卻也會帶來很多問題。一方面，被發(fā)射到太空后失效的人造衛(wèi)星會成為太空垃圾，像廢棄物一樣懸浮在外太空中，產(chǎn)生大量空間碎片，對別的路軌上的機器設(shè)備的運行造成危害。

另一方面，更糟糕的是，人造衛(wèi)星的發(fā)射很有可能會對天文研究造成干擾。光污染干擾一直是天文觀測中一大難題，天文學(xué)家用光學(xué)望遠鏡觀測遙遠天體時，往往需要進行長達數(shù)小時的長時間曝光，如果在這個過程中星鏈衛(wèi)星在空中集體飛過，觀測將受到嚴重的影響，幾乎無法繼續(xù)進行。

在未來隨著星鏈計劃的衛(wèi)星發(fā)射得越來越多，衛(wèi)星造成的光污染也會更加嚴重，這將導(dǎo)致天文學(xué)觀測數(shù)據(jù)的獲得變得非常困難。從去年開始，天文學(xué)家們就多次對馬斯克的星鏈計劃提出抗議，他們聲稱馬斯克正在破壞地基天文學(xué)，并要求采取法律行動以阻止馬斯克的瘋狂行為。雖然馬斯克曾承諾修改衛(wèi)星的設(shè)計，以使它更少地反射陽光，但從后續(xù)天文學(xué)家的反饋來看，改進并沒能起到大作用。

目前，太空中還有相當數(shù)量的小行星沒有被追蹤到，小行星的破壞威力極大，一顆直徑20米的小行星撞擊地球就能輕松摧毀一座百萬人口的城市。星鏈計劃阻礙了天文學(xué)家們對小行星的追蹤，使得天文學(xué)家無法預(yù)先判斷小行星的行動軌跡和預(yù)測災(zāi)難，長遠來說這可能會威脅到許多人的生命，乃至人類的生存。

在眾人為馬斯克的太空新成就叫好、歡呼之時，“星鏈計劃的負面影響也應(yīng)當引起足夠的重視。正如一位名叫科林·肖恩的天文學(xué)家所言，“如果我們因這種全球性光污染而錯過下一次小行星撞擊，這就是一個教訓(xùn)，人類只能責(zé)怪自己。”

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，新的賽場

事實上，進軍衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的公司遠不止SpaceX一家。目前，全球范圍內(nèi)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)競賽已經(jīng)全面開啟。美國另一家入局的巨頭是亞馬遜。亞馬遜自2019年提出了“Kuiper計劃”，宣布將在低地軌道部署超過三千多顆衛(wèi)星，向美國和全球各地的億萬消費者和企業(yè)提供通信服務(wù)。同時，在英國、加拿大和以色列等國家，也分別有公司已經(jīng)展開了關(guān)于搭建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)或是發(fā)展周邊產(chǎn)業(yè)的嘗試。

在我國，關(guān)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的布局也已早早開始。早在2015年，中國航天科技和中國航天科工就分別提出了“鴻雁星座”和“虹云工程”兩大低軌衛(wèi)星通信項目。去年四月，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)更是作為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的代表之一，被納入新基建范疇。如今衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為新風(fēng)口，成為通訊領(lǐng)域科技競爭的新焦點。2021年，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有望迎來發(fā)展藍海。

衛(wèi)星通信是目前僅有的可同時實現(xiàn)抗毀性強、覆蓋范圍廣、部署快速靈活、傳輸容量大、性能穩(wěn)定可靠、不受地形和地域限制的通信技術(shù)，是使廣大低業(yè)務(wù)密度地區(qū)與通信基礎(chǔ)設(shè)施嚴重缺失地區(qū)人口接入全球互聯(lián)網(wǎng)是核心解決方案之一，這意味著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有廣闊的發(fā)展前景。

更重要的是，現(xiàn)階段衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的競爭更是一場關(guān)于太空低軌軌道和頻譜資源的爭奪戰(zhàn)。在將來，一旦衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，偵察傳感器聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息共享，將會對一些傳統(tǒng)的軍事策略造成強烈打擊。因此太空資源的所屬權(quán)直接關(guān)系到了國家間的信息安全、太空安全和戰(zhàn)略安全，是無法避開的戰(zhàn)場。

值得高興的是，中國作為航天工業(yè)和通信業(yè)大國，在衛(wèi)星通信方面有著突出的技術(shù)優(yōu)勢。正如深圳航天東方紅衛(wèi)星有限公司副總經(jīng)理薛力軍所言，“面對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的全球競爭，在國家航天機構(gòu)和民營企業(yè)的共同努力下，我國必將占有一席之地。”

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