陳根：太空基建正當時，商業衞星面臨安全挑戰_風聞

文/陳根

隨着SpaceX星鏈計劃的持續推進，從2019年5月開始發射衞星至今，星鏈已經完成了26次發射，目前發射入軌的星鏈衞星總數超1000顆。同時，亞馬遜、英國的OneWeb等公司也在幾個月內相繼將數千顆衞星送入軌道。不論承認與否，太空互聯網，距離人們都已經越來越近。

**一場全球性的太空互聯網競賽已經拉開帷幕，未來幾年數以萬計的太空互聯網衞星湧入太空似乎已成定局。**太空基建正當時，商業衞星的需求呈現一種爆發式增長的態勢，商業航空也作為被看好的行業受到了市場的持續關注。

然而，機遇往往與挑戰相生，數以萬計的太空互聯網衞星作為過去人們不曾踏足的領域，在帶來巨大經濟效益前景的同時，也對於太空和地球都具有強烈的安全意義。

太空基建正當時

衞星互聯網並非新近的概念。簡單來説，衞星互聯網即地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無線電通信站之間，利用人造衞星作為中繼站轉發或反射無線電波，以此來實現兩個或多個地球站之間通信的一種通信方式。

上世紀90年代，時處1G時代的美國摩托羅拉公司曾部署了銥星低軌衞星通信星座。其一代系統於1987年提出，1990年對外發布，1997年開始部署，1998年系統正式上線運營，卻在僅僅9個月後申請破產。

這個部署了13年、在軌運營66顆衞星、成本高達60億美元的星座計劃，被Don Colussy花費2500萬美元收購，成交價僅為成本的0.42%。

**銥星破產的最核心問題在於過高的成本導致了高昂的使用價格。**據銥星公司最初估算，需要大約65萬個用户才能夠實現盈虧平衡，但銥星系統運行期間，只有2萬左右的用户使用銥星電話，直到破產時也只有6萬用户，與預想的用户數量相差甚遠。市場需求的下降以及初期市場估算時過於樂觀，導致銥星公司的經營很快就難以為繼。

**此外，海底電纜和光纖的大量鋪設，讓2G時代加速到來，人類的洲際通信不再單純依賴於衞星。**以諾基亞為代表的手機通話和短信業務的崛起，也讓通信的應用場景發生了改變。也正因此背景，上世紀末的全球星（Globalstar）、軌道通信（Orbcomm）、泰利迪斯（Teledesic）和天空之橋（Skybridge）星座系統，皆因投資過大導致入不敷出，在2000年前後宣佈破產。

各大衞星公司的破產也讓從業者意識到，衞星互聯網替代地面通信網絡的可能性幾乎為零，它只能成為電信運營商的補充和備份。銥星重組後也調整了策略，並在2003年的伊拉克戰爭中戰時通信方面發揮了重要作用。此後，美國政府成為了銥星的最重要客户，2019年來自美國政府的收入就有近1億美元，佔總收入的20%左右。

儘管過去以銥星系統為代表的衞星通信一度與地面通信構成直接商業競爭，但最終卻因為投入成本過高、技術優勢不明顯、用户需求少而未能成為主流。但****伴隨地面第五代移動通信（5G）商用臨近，人類社會對通信的需求有望達到一個新高度，衞星通信與地面 5G 的融合得以成為產業討論的新熱點。

5G時代的重要特徵之一在於靈活高效、萬物互聯，而地面通信網絡受制於地理環境因素，尚難以實現全球全方位無縫覆蓋。放眼全球大概70億人中，仍有40億人不能上網，他們廣泛分佈在拉美、南美洲、澳大利亞以及東南亞地區，太空互聯網的鋪設則可以為這些地區的人們提供便捷的上網服務。

可以説，太空互聯網本身解決的問題，就是用更低的成本去解決地面網絡服務的問題，所以整個網絡服務所提供的是通用的網絡服務，而不是像從前****的衞星互聯網。衞星互聯網更多解決的是在沙漠、高山等地方，進行網絡覆蓋。太空互聯網則是在整個地面網絡的升級，可以解決地面網絡重新覆蓋的問題。

同時，衞星優越的廣播/多播能力還可以為網絡邊緣及用户終端提供高效的數據分發服務，進一步提升網絡整體通信效率。在此基礎上，衞星星座將作為一種太空基礎設施成為通信產業鏈中重要一環，星地通信網絡有望在 5G 時代由競爭走向合作，形成星地融合新商業模式。

人造衞星面臨安全挑戰

人造衞星應用場景的日益擴大，在帶來機遇的同時，也伴隨着安全的挑戰。

一方面，衞星的軌道、頻段是一種戰略資源，它是有限的，而且有優劣之分，不同頻段傳播損耗不同。國際上，衞星頻率和軌道資源主要是“先佔先得”的搶佔方式，因此發達國家率先發射衞星，優先使用，優質軌道和頻率頗為擁擠。這就意味着，低軌衞星相繼發上太空，也將提升太空“交通事故”的風險。

2019年5月24日，SpaceX發射了首批60顆“星鏈”衞星。成功發射後，除了3顆失聯的衞星，絕大多數衞星上升至距地球550千米的軌道，而少數幾顆衞星則在更低的軌道上進行特定項目的訓練。而被降到320千米的軌道高度練習“脱軌技術”的44號衞星就差點與歐洲航天局的“風神”****（Aeolus）地球觀測衞星相撞。

2019年8月28日，歐洲航天局通過數據分析發現，“風神”衞星與“星鏈”44號衞星存在相撞的可能性，撞擊風險為五萬分之一。隨後，他們與SpaceX的科學家進行了聯絡。由於在歐洲航天局制定的標準中，當兩顆衞星相撞的風險超過萬分之一時，需要採取進行避撞機動，而當時的情況並未觸及該閾值，因此雙方均決定不需要採取行動。

然而，隨後的預警指出，兩顆衞星在9月2日相撞的風險超過千分之一，這已經遠遠超出了採取避撞措施的臨界值。這時，當歐洲航天局再度聯絡SpaceX、請求進行避讓時，SpaceX卻沒有予以回應。**最終，在距離兩顆衞星會面還差半個軌道時，****“風神”**地球觀測衞星啓動了推進器，提升衞星軌道高度，避免了這一潛在的衞星撞擊事件。

顯然，陸續發射升空的人造衞星以及不斷增加的“太空垃圾”，讓地球軌道變得日益擁擠，衞星遭遇撞擊事件的可能性也隨之增加。目前，不同高度的地球軌道上共分佈了超過2000顆衞星。而如果“星鏈”計劃得以完整執行，地球軌道上的衞星數量將驟增6倍。

按照計劃，在“星鏈”計劃中，將有1500多顆衞星分佈在550千米的軌道、2800顆分佈在1100~1300千米的地球軌道上。另外，還有7000多顆衞星將分佈在340千米左右的極低地球軌道。一旦這些衞星部署完畢，衞星的飛行安全將迎來更大的考驗。歐洲航天局曾在推特上表示，隨着衞星的增多，尤其是**“星鏈”**計劃的實施，手動的避讓措施將不足以確保衞星的飛行安全。

另一方面，越來越多的互聯網衞星也讓****網絡安全專家們憂心忡忡。丹佛大學（University of Denver）研究網絡衝突的博士後研究員威廉•阿科託（William Akoto）認為，包括美國在內，國際上目前還缺乏針對商業衞星的網絡安全標準和法規。而衞星的複雜供應鏈和利益相關方的層級關係，意味着衞星極易受到網絡攻擊。

無疑，黑客一旦控制這些衞星，後果將非常可怕。黑客可以通過簡單的指令批量關閉衞星，從而導致全球服務中斷。黑客還可能堵塞或欺騙來自衞星的信號，從而對關鍵基礎設施造成破壞。例如連入太空互聯網的電網、供水網絡和運輸系統。

這些新式太空互聯網衞星中的一些具有推進器，可使其加減速並改變太空方位（變軌）。如果黑客控制了這些衞星，後果將是災難性的，例如黑客可能會改變衞星的軌道，將其撞向其他衞星甚至國際空間站。

事實上，早在****1998年，就有衞星黑客事件發生。當時，黑客通過入侵馬里蘭州戈達德太空飛行中心的計算機控制了美國-德國ROSAT X射線衞星。然後，黑客指示衞星將其太陽能電池板直接對準太陽，導致電池炸燬，衞星癱瘓。這顆解體的衞星最終在2011年墜毀。除了破壞性攻擊，黑客還可以劫持衞星以勒索贖金，就像1999年黑客控制英國的天網衞星時所發生的那樣。

隨着技術的發展，黑客對衞星進行網絡攻擊的威脅變得更加可怕。2008年，黑客完全控制了兩顆NASA衞星，其中一顆被劫持約2分鐘，另一顆持續約9分鐘。此外，2018年，另一隊國家黑客針對衞星運營商和國防承包商發起了一次複雜的攻擊，此外伊朗黑客組織也曾嘗試過類似的攻擊。

全球互聯網不僅是一個行業的發展，同時對於太空和地球都具有強烈的安全意義。在日益激烈的衞星運營市場競爭中，確保太空互聯網的安全將是太空互聯網發展的前提，關乎人類社會的福祉。