幾萬顆衞星就要上天， 但衞星互聯網消費級終端還未成型

低軌道能容納的衞星數量有限，從國家層面看，頻率和軌位都是戰略資源。正因如此，各國及各大商業巨頭近年來紛紛發力衞星互聯網。

衞星互聯網領域風起雲湧。

據外媒消息，9月初美國太空探索技術公司SpaceX向美國聯邦通信委員會提交的最新報告顯示，該公司計劃每月定期發射120顆星鏈衞星。此前，SpaceX成功發射了第12批星鏈互聯網衞星。

而在國內，北京九天微星科技發展有限公司的衞星工廠已在河北唐山開工。該項目初期工程建成後，將擁有年產100顆衞星的研製生產能力。這也是中國首個民營衞星研發製造工廠。

隨着今年衞星互聯網被納入新型基礎設施建設的範圍，資本及產業迅速跟進。2020年也被業界稱為衞星互聯網“元年”。

低軌互聯網星座成競爭焦點

因SpaceX進入大眾視野的衞星互聯網其實並不新鮮。

航天專家黃志澄告訴科技日報記者，衞星互聯網是繼有線互聯、無線互聯之後的第三代互聯網基礎設施。它包括地球靜止軌道高通量衞星、地球中軌道互聯網星座和地球低軌道互聯網星座。“由於前兩者已經得到廣泛應用，當前業界關注的熱點是低軌互聯網星座。”他説。

黃志澄介紹道，20世紀80年代開始發展的小衞星技術，對星座的發展起到了巨大的推動作用。20世紀90年代初期，由於移動通訊和互聯網的發展，以“銥星”和“全球星”為代表的非地球靜止軌道的通信衞星星座發展迅速，掀起了建設衞星互聯網的第一個高潮。業界相繼提出了多箇中低軌道互聯網星座的概念，其中包括微軟創始人比爾·蓋茨提出的“泰利迪斯”星座、法國阿爾卡特公司提出的“天空之橋”星座等。

但在地面移動通信系統迅猛發展的衝擊下，衞星星座由於建設成本過高，並未得到廣泛應用。

得益於SpaceX成功的火箭設計、製造與發射能力，馬斯克在2015年提出了星鏈計劃。該計劃擬用4.2萬顆衞星來取代地面上的傳統通信設施，從而在全球範圍內提供價格低廉、高速且穩定的衞星寬帶服務。

“相較於高軌道衞星，低軌互聯網星座傳輸延時更短、路徑損耗更少、成本更低，可以滿足地面網絡未通地區的需求，這也是國家的戰略需求。”九天微星聯合創始人彭媛媛分析。

截至2019年，全球仍有近一半人未實現互聯網連接，這意味着世界上絕大多數發展中國家的人口無法享受優質的手機通信和上網體驗。地面互聯網僅覆蓋了地球陸地面積的20%，地球表面的5.8%，衞星互聯網是一種很好的互補方案。

“低軌道能容納的衞星數量有限，從國家層面看，頻率和軌位都是戰略資源。”彭媛媛説，正因如此，各國及各大商業巨頭近年來紛紛發力衞星互聯網。此外，黃志澄補充道，衞星互聯網將是最重要的軍事指揮、控制和通信手段。

數據顯示，截至2019年12月底，全球在軌衞星數量約為2218顆，未來10年內預計數量將擴大10倍，增量部分主要來自低軌通信衞星。

全球衞星互聯網發展步入快車道

據外媒報道，過去兩年，SpaceX在星鏈項目上的投資超過百萬美元；如今其每月可以生產120顆衞星；迄今已部署超過650顆衞星，是全球最大的衞星星羣。SpaceX還透露，將加快星鏈星羣的部署，計劃利用獵鷹9火箭發射系統每月將120顆星鏈衞星發送到軌道中。

此外，多個低軌互聯網星座計劃正在推進，包括計劃將3236顆網絡衞星發射到近地軌道的亞馬遜“柯伊伯計劃”以及加拿大TeleSat公司的TeleSat LEO項目等。

在我國，中國航天科工集團“虹雲工程”與中國航天科技集團“鴻雁星座”成功發射試驗星。由中國航天三江集團所屬行雲公司負責建設運營的我國首個自主投資建設的低軌窄帶物聯網衞星星座“行雲工程”，計劃在2023年前後建成由80顆低軌通信衞星組成的星座，以期解決物聯網業務因地面蜂窩通信網絡覆蓋不足導致的通信盲區難題。

民營航天公司也在該領域持續發力。以九天微星、銀河航天為代表的一批衞星互聯網企業正蓄勢待發。

九天微星智能衞星工廠9月1日在河北唐山開工建設。彭媛媛介紹道，作為九天微星衞星研發基地，這一工廠將於2021年初步建成投產，屆時計劃實現年產百顆以上百公斤級衞星的產能。九天微星的衞星工廠不僅是衞星整星總裝生產基地，還是衞星技術與應用研發實驗室。

“我們將智能化、脈動式的工業生產線引入衞星製造領域，將改變傳統衞星製造模式，以批量化生產方式服務國家衞星互聯網新基建的建設需求。”彭媛媛説。

據國泰君安證券相關研究測算，未來10年，國內低軌衞星系統中衞星規模有望達到3000—6000顆的水平。2030年，中國衞星互聯網總體市場可達到千億規模。

公開數據則表明，2020年上半年，中國衞星互聯網相關企業新註冊1128家，同比增長158%。

“未來幾年，國內互聯網衞星行業有望迎來爆發式增長，百公斤以上通信衞星的批量化生產將成為行業剛需。”彭媛媛説，“從這個角度看，2020年不僅是衞星互聯網發展的‘元年’，也將是中國商業航天的‘分水嶺’。”

挖掘在各行業的深度應用是關鍵

得應用者得天下，在衞星互聯網領域同樣如此。地面終端及應用市場蓄勢待發。

彭媛媛認為，衞星互聯網的最大挑戰在應用。“地面終端的開發，加快企業端用户的應用示範，突破產業化的前期瓶頸，全產業鏈的協同發展是關鍵。”

黃志澄持同樣觀點。“應用方面，最大的技術難點是接收終端的開發，要達到普通消費者能用的程度，開發出手機大小的終端是比較困難的。”黃志澄説。

“衞星發射可能是個千億級市場，衞星互聯網的終端產品是萬億級的，而應用則是個沒有天花板、充滿想象力的市場。”彭媛媛分析，為了迎接這一市場，九天微星人才團隊、技術儲備等方面均已提前部署。

“我們的技術人員除了衞星製造方面的，還有來自國際巨頭的資深通信人員，以及來自石油勘探等不同領域的從業者。”彭媛媛説，如此配置的目的，就是未來挖掘衞星互聯網在各行業的深度應用。她舉了個例子，“前段時間，西雙版納的人象衝突引起大家關注，後來客户把這個項目交給了我們。我們就給大象套上項圈，通過衞星監測，即時跟蹤其軌跡，一旦它進入人類活動區域就會報警。”類似的應用可以拓展到遠洋船舶的全程追溯、霧霾監測等各領域。

黃志澄透露，目前國家層面的衞星互聯網工程計劃正在部署中，“前期的基礎設施建設可能還是以國家隊為主，民營企業可以在終端和地面站設計製造、發掘應用模式、降低成本等方面發揮重要作用”。

“匯聚各方面的資金和人才，做好工程的頂層設計和方案優化，大力創新，儘快建成天地一體化的衞星互聯網，必將促進我國的航天技術和太空經濟，邁上一個新的台階。”黃志澄説。

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10萬顆衞星發射計劃促衞星量產

傳統意義上，航天應用屬“國家隊”領域，發射的衞星通常在地球同步軌道，採用定製化生產方式設計、製造，發射週期理論上需要26—32個月，也正因生產週期長、技術和成本門檻高。截至2019年底，中國在軌衞星300多顆，而全球在軌衞星數量為2218顆。

然而，未來10年內，10萬顆低軌衞星將有可能在太空中重新定義“星羅棋佈”：SpaceX的“星鏈計劃”4.2萬顆、Oneweb星座4.8萬顆、亞馬遜的“柯伊伯計劃”3236顆……國內的衞星星座計劃也已啓動。據不完全統計，發射數量在30顆以上的有10個項目，其中國字頭背景的“鴻雁星座”計劃發射300餘顆衞星，“虹雲工程”計劃發射156顆衞星。

如此龐大的發射計劃，迫使衞星的設計和生產方式發生根本變化。星座計劃發射的衞星基本都在距離地球2000公里以內的近地軌道，其衞星體積小、重量輕、在軌壽命短，且星座式組網方式可以做到一次性論證和設計、批量生產，衞星的生產週期降至數週甚至天。這些都讓商業資本進入衞星生產成為可能。