星聯網的發展挑戰與啓示_風聞

戰略前沿技術

來源：學習時報

作者：陳鵬

2019年10月22日，美國太空探索技術公司SpaceX的CEO埃隆·馬斯克發出了一條推文：“哇，成功了!!”（Whoa, it worked!!）。這條看似普通的推文對於馬斯克和SpaceX公司而言卻具有重大的意義，它是通過SpaceX公司的星鏈衞星星座所發出的，它的成功發出也標誌着宏大的星鏈“太空互聯網計劃”邁出了實質性的一步。緊接着在11月11日，SpaceX用一枚“獵鷹9”火箭將60顆“星鏈”衞星送入太空，“太空互聯網計劃”大踏步前進。

事實上，“仰望星空”的遠不止SpaceX。2019年2月28日，孫正義旗下軟銀集團支持的OneWeb就已經將其旗下6顆冰箱大小的衞星通過搭載阿麗亞娜航天公司運營的聯盟號火箭發射升空。OneWeb與SpaceX一樣，雄心勃勃地想在太空中“星羅棋佈”般地落下一顆顆衞星，佈局一張太空互聯網。OneWeb所編織的網絡一共由648顆小型衞星在1200公里左右高度的低空軌道運轉，組成一張能遙觀寰宇的太空互聯網。

此外，全球著名的社交媒體平台臉書公司通過其旗下的PointView於2018年5月向美國聯邦通訊委員會提交文件，申請發射其低軌道衞星雅典娜，提供互聯網接入服務。2019年4月亞馬遜宣佈建立代號為“庫珀計劃”的衞星羣，擬發射3236顆衞星。隨着這些互聯網巨頭的蜂擁而至以及眾多初創公司如雨後春筍般地冒出，我們似乎又聞到新一輪太空競賽的味道。

與我們平時所提到的光纖寬帶、5G網絡等不同，SpaceX和OneWeb旨在用太空中的人造衞星替代埋在地下與海底的光纜和架在地面或者山頂上的基站，通過衞星傳輸信號來實現高速通信，並通過IP網絡匯入互聯網，我們也將其稱為“衞星互聯網”，簡稱“星聯網”。

如此眾多的巨頭競相角逐星聯網，那麼星聯網的發展究竟如何？它的發展對於人類社會而言會帶來什麼福祉？又存在哪些問題和隱患？與此同時，這種狂熱的太空競賽對於我國網絡空間的理性發展又有什麼樣的啓示？

星聯網的發展

星聯網逐步成為地面互聯網的有益補充，並延展出新興互聯網應用。眾所周知，當今世界正在邁入網絡化、數字化和智能化的時代。經過30多年的發展，互聯網已經滲透到人類經濟和社會的方方面面，甚至在許多人眼中，互聯網似乎是生活的一種“必需品”。然而根據統計，截至2019年7月，全世界人口中訪問互聯網的人數比例為58.8%，這意味全球尚有將近31.8億人口沒有接入互聯網。尤其在非洲，互聯網的滲透率不到40%。非洲許多區域由於貧窮或者地域條件所限，鋪設光纜或者架設地面基站從經濟上而言不太可行，因此採用星聯網將能夠有效地將互聯網覆蓋到這些區域。SpaceX和OneWeb等星聯網巨頭都將彌合人類數字鴻溝、實現信息公平作為其口號。此外，星聯網忽略沙漠、戈壁、雪山與原始森林等地球上的一些極端地理條件，可以在一些極端和特殊環境下以較低成本實現高速互聯網接入。

依託天基星聯網，還可以進一步延展廣播、電視、通信、氣象觀測、導航定位、環境監測、減災救災等領域的應用，基於星聯網的機艙網絡服務、物聯網、遙感大數據、民用導航等新興應用場景頻現。

星聯網推動人類進一步探索未知的宇宙。星聯網的發展有助於推動人類對宇宙的探索。通過在太空中部署衞星，並實現衞星與地面的高速通信，猶如在浩瀚的宇宙中為人類部署了無數雙眼睛，將人類的觸角伸到宇宙的各個角落中。如此這般，人類便都能如西遊記中的如來一般，“慧眼遙觀，遍周宇宙”。這對於人類探索宇宙提供了更強大的科技手段。事實上，SpaceX公司一直都將人類移民火星作為它的一個偉大願景。試想一下，假設SpaceX的夢想成功，部分人類或許可以棲居在火星上，火星上的人類可以與地球上的人類聯網打“星際爭霸”；假設SapceX的夢想成真，在不久的將來，SpaceX公司的年會可以在火星上召開，並通過星聯網向全宇宙做視頻直播，地球上的人類都可以同步觀看。

星聯網所帶來的問題與挑戰

星聯網延伸了國家安全的內涵，促使網絡空間安全問題日趨複雜。網絡空間已經成為與陸地、海洋、天空、太空等同等重要的人類活動新領域，國家主權拓展延伸到網絡空間，網絡空間安全也成為國家安全的重要組成部分。相對於其他疆域的安全，網絡空間安全問題存在其獨特性、複雜性和綜合性。星聯網攜帶太空疆域的屬性，當融合到網絡空間中時，會進一步深化網絡空間安全問題的複雜性。

星聯網使得網絡監管形同虛設。星聯網的頻段通常採用Ku和Ka波段，現有的無線監測技術難以精準實時進行定位。此外，由於衞星覆蓋範圍廣、通信距離遠，使用衞星終端的用户之間未經批准與審核便能實現境內或跨境通信，並且輕鬆繞開國家互聯網監管直接接入國際互聯網。

在太空中部署的人造衞星可以將任何國家的重要設施和涉及國家安全的機密信息一覽無餘，這造成了嚴重的信息泄露問題。如果將星聯網應用到軍事領域，將會顛覆軍事作戰形式。通過星聯網，可以指揮遠程無人機完成偵察、轟炸任務，並能精準摧毀戰略目標。通過星聯網，可以在未來戰場的制天、制網、制信息“三權”爭奪中佔據主動。通過星聯網，可以實現戰略監控進而衝破戰爭迷霧，掌控未來戰場制高點。

星聯網觸發新一輪的太空競賽，並有可能引發太空災難。在衞星通信領域，由於相近頻率上的信號干擾，原則上不同衞星不允許共用頻譜。這使得頻譜與軌道資源變成稀缺性戰略資源，其戰略意義日益凸顯。遵循聯合國《外層空間條約》的規定，國際電信聯盟採用“先登記可優先使用”的搶佔方式分配衞星頻率和軌道資源。SpaceX、OneWeb等公司申請併發射海量通信衞星，便可搶佔大量近地、極低軌道資源和優質的Ku/Ka/V頻譜資源，進而形成資源優勢並建立行業壁壘，對近地通信衞星星座形成制約。

當越來越多的人造衞星飄在太空中，近地軌道中便塞滿了各種品牌的人造衞星，這有可能導致空中交通堵塞，進而引發太空災難。美國科學家唐納德·凱斯勒於1978年提出“凱斯勒綜合症”理論，凱斯勒綜合症指出在太空垃圾過於密集的情況下，一顆衞星偏離軌道或者遭到一顆流星的撞擊時會產生連鎖反應，進而有大量衞星被毀，變成太空垃圾，對國際空間站等航天器的安全構成威脅。如果引發了凱斯勒綜合症，所有碰撞都將指數級地增加又一次碰撞的可能性，導致級聯反應，從而嚴重妨礙未來在近地軌道開展各類通信業務以及其他太空活動，甚至威脅國家乃至地球的安全。2009年2月和2013年1月分別發生過兩次嚴重的衞星碰撞事故，這極大地增加了當前軌道上的碎片數量。近期，根據美國國防部太空監控網絡的報道，目前太空中已經有近2.2萬個軌道碎片，基於此的模型預測表明，未來200年中，近地軌道的太空垃圾將平均增長30%，到那個時候太空碎片數量已達臨界點。

星聯網對我國的啓示

根據《中國互聯網發展報告2019》的統計，截至2018年，在基礎設施方面，我國的網民數量超過8.29億，互聯網普及率為61.2%，光纖及接入用户規模達到3.96億户，全部居全球首位。在核心技術方面，移動支付、5G通信等技術引領全球。在經濟領域方面，中國數字經濟規模達31.3萬億元，佔GDP的比重達34.8%，位居全球第二。整體而言，我國互聯網發展處於全球領先水平，尤其是在近10年移動互聯網的發展過程中，我國在網絡技術與應用領域已經積累了豐富的發展經驗，並取得了眾多寶貴優勢。

星聯網是未來網絡的重要組成，也是人類邁向萬物互聯的關鍵一步。此外，星聯網涉及國家安全，因此，把握星聯網換道的契機，基於我國廣袤的網絡應用沃土，將星聯網列為我國國家戰略技術與產業的重點之一，全面啓動星聯網發展戰略勢在必行。

從全球來看，無論是商用火箭發射數量、火箭載荷數量，還是商用衞星發射數量，美國在相關領域都佔據相對優勢。我國應該借鑑“北斗”成功經驗，發揮我國體制和機制優勢，通過集中力量、統籌資源來辦星聯網的大事。應在2013年9月發佈的《國家衞星導航產業中長期發展規劃》的基礎上，依託北斗優勢，以通、導、遙一體化智能服務為導向，以星聯網發展為契機，制定國家衞星產業戰略規劃，推動衞星產業的全面發展。應實施全球星聯網落地覆蓋我國境內的規範與監管，捍衞我國網絡與領土安全；應加強核心技術突破，保障我國衞星技術與產業自主可控；應推動相關領域的標準規範制定，競爭頻率與軌道資源，提升我國在太空信息領域的話語權和競爭優勢。

實施規範與監管，捍衞國家安全。從監管、風險防控等多個角度完善星聯網的監管。星聯網涉及衞星通信和地空通信，美國空軍已經投入近200億扎建“太空籬笆”，監控外太空軌道空間運行狀況，監控反衞星武器和人造衞星活動，我國應從戰略角度研究空間信息攔截、加密傳輸和監控等技術，提升我國信息戰的安全防禦能力。

星聯網威脅無線電安全，針對國內外星聯網新型業務模式對軍事和反恐等重點安全領域的影響及早預判，在風險分析評估的基礎上，加強風險管理應對策略研究，制定可行應對措施與應急預案，提升應急響應和快速處置的能力。

加強核心技術突破，保障衞星產業自主可控。圍繞網絡體系架構、星座軌道設計、組網技術、傳輸技術、網絡管理與安全技術等，開展星聯網技術攻關，尤其在低成本衞星發射技術、一箭多星技術、星間鏈路技術、高低軌網絡協同組網、移動性管理與中繼系統網絡化等方面實現自主核心技術突破。

從產業鏈角度，星聯網的發展帶動的是一整條商業航天產業鏈，從衞星研製、衞星發射、終端設備到通、導、遙一體化的信息與智能服務。猶如互聯網產業的發展帶動傳統信息與通信產業鏈一樣，應該抓住星聯網的發展契機，以核心技術自主創新為突破口，加快推動衞星技術和產業的創新發展。

推動標準規範制定與競爭衞星頻率和軌道戰略資源，提升國際話語權和影響力。星聯網方興未艾，正處於一個快速發展的階段，與星聯網有關的各項標準都正在討論和制定中。應加強相關領域的國際標準制定工作，尤其是涉及衞星IP組播、衞星數字視頻廣播、衞星網絡安全、服務質量、多協議標籤交換等的星聯網協議以及地面與衞星通信標準等。

在經歷過軍事備戰後，美國和俄羅斯幾乎佔據了全世界80%的優質頻段。近些年眾多大型星聯網企業也在攫取所剩不多的優質頻段和軌道資源。應站在戰略資源的高度，以國家層面積極佈局和規劃近地、極低軌道資源和優質的Ku/Ka/V頻譜資源的申請，對抗其他國家在相關領域對我國的轄制，為我國在未來天空領域科技與產業發展儲備必需的戰略資源。