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

極客網(wǎng)·極客觀察2月22日 在最近的一個(gè)月的時(shí)間里，關(guān)于SpaceX星鏈計(jì)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(hào)火箭將60顆星鏈衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道，目前SpaceX累計(jì)發(fā)射的星鏈衛(wèi)星數(shù)量已多達(dá)1145顆。星鏈計(jì)劃已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步組網(wǎng)的能力。

隨著星鏈計(jì)劃的穩(wěn)步推進(jìn)，相關(guān)的討論也越來(lái)越多。有人將星鏈計(jì)劃與5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，擔(dān)心星鏈計(jì)劃的應(yīng)用會(huì)取代5G網(wǎng)絡(luò)；也有天文學(xué)家發(fā)出抗議，認(rèn)為星鏈計(jì)劃會(huì)摧毀天文學(xué)。這些擔(dān)憂是否會(huì)成真？這種被部分美國(guó)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(huì)有多大？讓我們來(lái)一探究竟。

星鏈計(jì)劃與5G

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

早在星鏈計(jì)劃被提出之初，就有人把星鏈計(jì)劃和當(dāng)時(shí)還在發(fā)展中的5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在了一起。不少人擔(dān)心隨著星鏈計(jì)劃的應(yīng)用和推廣，5G會(huì)逐漸失去作用并被取代。但就目前的情況來(lái)看，這種擔(dān)心是沒(méi)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(shí)延以及更廣的傳輸容量。這三個(gè)特點(diǎn)使得5G可以用于實(shí)現(xiàn)AR/VR、無(wú)人駕駛、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信等對(duì)傳輸速率、時(shí)延和傳輸容量有著高要求的應(yīng)用。

而星鏈計(jì)劃的通信原理是使用太空中的人造衛(wèi)星和地面上的無(wú)線電通信站作為中繼站進(jìn)行通信，與5G網(wǎng)絡(luò)直接在運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部進(jìn)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(huì)造成較高的時(shí)延。此外，由于衛(wèi)星自身的局限性，每個(gè)用戶能夠被分配的傳輸帶寬也相當(dāng)有限，很難實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)中的大容量傳輸。這些限制使得星鏈計(jì)劃的通信性能短時(shí)間內(nèi)幾乎不可能超過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)。

雖然星鏈計(jì)劃與5G不構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，但兩者能夠形成互補(bǔ)。星鏈網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)點(diǎn)在于覆蓋范圍廣，可以服務(wù)于一些5G無(wú)法覆蓋到的偏遠(yuǎn)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(guó)家和地區(qū)，建立通訊基站往往會(huì)出現(xiàn)成本高，利用率低等問(wèn)題。而一些其他的地點(diǎn)，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(diǎn)是星鏈衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的主要服務(wù)對(duì)象。

5G和星鏈計(jì)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(duì)地區(qū)稀少的用戶群的上網(wǎng)體驗(yàn)造成太大影響。高中低軌衛(wèi)星通信與地面移動(dòng)通信的融合發(fā)展或?qū)⒊蔀槲磥?lái)通信的一大發(fā)展趨勢(shì)。

生產(chǎn)太空垃圾 天文研究或受干擾

星鏈計(jì)劃雖被許多人叫好，卻也會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題。一方面，被發(fā)射到太空后失效的人造衛(wèi)星會(huì)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(duì)別的路軌上的機(jī)器設(shè)備的運(yùn)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(huì)對(duì)天文研究造成干擾。光污染干擾一直是天文觀測(cè)中一大難題，天文學(xué)家用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)遙遠(yuǎn)天體時(shí)，往往需要進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間曝光，如果在這個(gè)過(guò)程中星鏈衛(wèi)星在空中集體飛過(guò)，觀測(cè)將受到嚴(yán)重的影響，幾乎無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。

在未來(lái)隨著星鏈計(jì)劃的衛(wèi)星發(fā)射得越來(lái)越多，衛(wèi)星造成的光污染也會(huì)更加嚴(yán)重，這將導(dǎo)致天文學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲得變得非常困難。從去年開(kāi)始，天文學(xué)家們就多次對(duì)馬斯克的星鏈計(jì)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(dòng)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(jì)，以使它更少地反射陽(yáng)光，但從后續(xù)天文學(xué)家的反饋來(lái)看，改進(jìn)并沒(méi)能起到大作用。

目前，太空中還有相當(dāng)數(shù)量的小行星沒(méi)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(wàn)人口的城市。星鏈計(jì)劃阻礙了天文學(xué)家們對(duì)小行星的追蹤，使得天文學(xué)家無(wú)法預(yù)先判斷小行星的行動(dòng)軌跡和預(yù)測(cè)災(zāi)難，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)這可能會(huì)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(shí)，“星鏈計(jì)劃的負(fù)面影響也應(yīng)當(dāng)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(cuò)過(guò)下一次小行星撞擊，這就是一個(gè)教訓(xùn)，人類只能責(zé)怪自己。”

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，新的賽場(chǎng)

事實(shí)上，進(jìn)軍衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的公司遠(yuǎn)不止SpaceX一家。目前，全球范圍內(nèi)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)競(jìng)賽已經(jīng)全面開(kāi)啟。美國(guó)另一家入局的巨頭是亞馬遜。亞馬遜自2019年提出了“Kuiper計(jì)劃”，宣布將在低地軌道部署超過(guò)三千多顆衛(wèi)星，向美國(guó)和全球各地的億萬(wàn)消費(fèi)者和企業(yè)提供通信服務(wù)。同時(shí)，在英國(guó)、加拿大和以色列等國(guó)家，也分別有公司已經(jīng)展開(kāi)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(guó)，關(guān)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的布局也已早早開(kāi)始。早在2015年，中國(guó)航天科技和中國(guó)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(xiàng)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(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。2021年，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有望迎來(lái)發(fā)展藍(lán)海。

衛(wèi)星通信是目前僅有的可同時(shí)實(shí)現(xiàn)抗毀性強(qiáng)、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(yán)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(jìng)爭(zhēng)更是一場(chǎng)關(guān)于太空低軌軌道和頻譜資源的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。在將來(lái)，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(shí)現(xiàn)信息共享，將會(huì)對(duì)一些傳統(tǒng)的軍事策略造成強(qiáng)烈打擊。因此太空資源的所屬權(quán)直接關(guān)系到了國(guó)家間的信息安全、太空安全和戰(zhàn)略安全，是無(wú)法避開(kāi)的戰(zhàn)場(chǎng)。

值得高興的是，中國(guó)作為航天工業(yè)和通信業(yè)大國(guó)，在衛(wèi)星通信方面有著突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。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(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的全球競(jìng)爭(zhēng)，在國(guó)家航天機(jī)構(gòu)和民營(yíng)企業(yè)的共同努力下，我國(guó)必將占有一席之地。”

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