爭奪6G話語權之前，中美先在太空比試，衞星互聯網背後的先進製造_風聞

衞星互聯網“競賽”背後，是對6G話語權的爭奪，以及先進製造能力的檢驗。

文 | 趙笑達、孫鵬飛

編輯 | 小材

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全球每三人中，還有一人尚未被互聯網覆蓋。

生活在中國，你對這個數字估計沒啥感覺——畢竟在2020年中國4G網絡覆蓋率就已經達到98%，如今就連珠穆朗瑪峯峯頂都能接收到5G信號。

中國這個基建狂魔，在2021年底承包了全球60%的基建總量，國內所有地級市、98%縣城城區和80%鄉鎮都能被5G信號覆蓋。

那麼問題來了，地面基站已經鋪排開，為什麼中國還要送“基站”上天，發改委還把衞星互聯網劃定為“新基建”信息基礎設施之一？

衞星互聯網指的是將近地軌道的多顆通信衞星組成網絡，向地面接收、傳輸通信信號，完成數據的傳輸。

圖源：pixabay

在瞭解衞星互聯網實際用途之前，先來看一場鬧劇。

今年3月，馬斯克馬老師在社交媒體上又一次“真性情”，他聲稱要單挑普京，押上烏克蘭作為賭注，順便艾特了一下克里姆林宮。不知道作為賭注的澤連斯基和烏克蘭人是否同意。

不過，馬老師的確有不講武德的資本，他旗下的衞星互聯網產品星鏈（Starlink）參與到俄烏衝突中——烏克蘭地面通信基建被炸燬後，士兵們靠用星鏈與外界聯絡，在炮火停歇的間隙刷視頻、打遊戲。

就連澤連斯基也要藉助星鏈忙着與社交網絡上的百萬粉絲互動，與其它國家首腦連線視頻會議。

這便是衞星互聯網的一大作用——作為地面通信基礎設施之外的補充。一旦地面網絡用不上，天空網絡是必要的。

比如去年河南遭遇特大暴雨，河南小鎮米河與外界斷聯了。一架無人機搭載基站飛過上空，為小鎮居民提供了5個小時的信號覆蓋。

更傳統的通信應急保障手段用到的是通信衞星——報平安、求助的聲音經過衞星電話、應急通信車上傳至衞星，等待信號傳回。

因此在人跡罕至的地區報道及地震、洪水等天災現場，馱着衞星鍋的通信應急車會闖入新聞鏡頭的畫面。

參與中國首次載人航天任務返回艙着陸場報道的衞星車 圖源：央視網

那麼，將多顆通信衞星組成一個整體，比地面基站集羣更大的優勢出現了——覆蓋沙漠、海洋、森林等還沒有地面信號的地區。

中國人口分佈相對稠密，單台基站投入能覆蓋到更多人羣。運營商是國企，由國資主導，能快速推動通信基建。

美國人口密度只有中國的1/4左右，大多數人羣集中在東西海岸和南部少數州，其他地區地廣人稀。美國運營商都是私企，往往更計算成本和回報，“只要人口集中的地域信號覆蓋就好。”

這就尷尬了，美國大城市還能上上網，到了郊區、高速路信號就差多了。所以你經常看到美國驚悚片的橋段，主人公要拿起手機求救，可手機就是沒有信號。

瞭解了美國的通信現狀，你會發現衞星互聯網作為網絡基建的補充，馬斯克和貝索斯都闖進了這片市場大幹快上。

2014年至今，馬老師已經發射了近2400顆衞星。

而“星鏈”的計劃發射總量是4.2萬顆，近地軌道一共才有6萬個衞星坑位，僅馬老師一家就想拿走70%的資源。

6月30日，美國聯邦通訊委員會（FCC）授權SpaceX在移動的交通工具上使用其“星鏈”衞星互聯網，為其向商用飛機、船舶和卡車上擴展該項目打開了綠燈。

在立方知造局看來，實用主義並不感性，真正需要警惕的是卡位搶資源背後的深層邏輯——美國希望通過衞星互聯網佔據天空地一體化的6G話語權。

民用市場似乎被玩成了一場“太空軍備競賽”。

為什麼近幾年衞星互聯網再度興起？中國沒有像馬斯克那樣大規模快速投放近地衞星，有哪些原因？在未來通訊的“太空大戰”中，我們該做好哪些準備？

瞭解了衞星互聯網的前世今生以及在更大圖景之下的戰略意義，希望你有自己的答案。

**01.**2020年北斗衞星系統組網，它和星鏈有什麼區別？

衞星可以分為導航、遙感和通信三類。

我們熟悉的北斗三號主要用於導航，就像美國的GPS和歐洲的伽利略系統。

衞星互聯網的主要組成部分是通信衞星。北斗與星鏈，就好比是高德地圖與中國移動，雖然兩者同屬於互聯網相關行業。

釐清了這層邏輯後，我們聚焦在通信衞星領域——

人類最早的商用通信衞星，是1965年4月發射到地球靜止軌道的Intelsat-1。

發射Intelsat-1的休斯飛機公司後來被通用汽車收購，其名下的休斯網絡公司(Hughes Net)如今成為了美國最大的衞星互聯網提供商，依靠的主要是地球靜止軌道衞星。

加拿大的Telesat則於1972年發射了地球靜止軌道通信衞星，目前運行的GEO衞星達13顆。

中國的通信衞星起步較晚，直到2016年才發射第一顆移動通信領域的衞星——天通一號。

在過去，中國發生地震等自然災害時，地面通信中斷，震區與外界隔離，救援人員不得不依靠國外公司的海事衞星。受制於人的局面，造成了應急通信保障的阻礙，於是國家自主研發衞星移動通信系統。

如今天通一號已經發射了3顆衞星組網，信號覆蓋除南北極外的全球。

**02.**馬斯克為什麼要選擇做低軌衞星？

馬斯克的星鏈要發射4.2萬顆衞星覆蓋全球，為什麼天通一號只需要發射三顆？

這就涉及到衞星的軌道。

低軌道衞星（LEO），軌道高度為200～2000千米；

中高軌道衞星（MEO），軌道高度為2000～20000多千米；

地球靜止軌道衞星（GEO），軌道高度為35786千米，位於赤道上空。

正如站得高看得遠，高軌衞星信號能覆蓋更廣闊的地面，往往三顆就能覆蓋全球。更接地氣的低軌衞星本身視野有限，只能安插更多的眼睛，看得更全面——大規模衞星組網成為關鍵。

不過高軌衞星有個天然缺陷——從山頂走到地面要的更長——信號傳輸時的時間延遲，簡稱時延。

**高軌衞星（GEO）**優點是覆蓋面更廣，所以需要佈局的數量少。缺點是網絡延遲高，速率低。

**低軌衞星（LEO）**相反，覆蓋面小一些，數量多，但延遲低，帶寬高，建設5G、6G得靠它。

圖中密佈的光點表示低軌衞星，相比之下，高軌衞星與地球顯得非常遙遠

一般情況下，低軌衞星的時延在50毫秒之內，與地面光纖網絡差不多，應用到地球靜止軌道衞星傳輸，消息一來一回雙程時延有540毫秒。相當於玩遊戲時，好友的提醒還沒到，你就被秒殺了。

從軌道選擇上，我們可以看出這兩款通信衞星的定位——

天通一號主要對海洋、山區、高原等地區的信號覆蓋，以通話、數據傳輸為主。

星鏈就像是放在近地軌道的“路由器”，接近地面就能省去信號傳輸中的時間延遲，替代地面基站建設。

**03.**星鏈之前，衞星互聯網有哪些“先烈”？

一個是摩托羅拉的銥星計劃。

銥星系統的構想最早在1987年提出，理想很美好：用77顆近地衞星（實際發現66顆就夠用）組成的衞星互聯網，讓用户從世界上任何地方都可以打電話。77這個序號在元素週期表中對應金屬銥。

“一機在手，打遍全球” 的銥星手機 圖源：《汽車維修》2000年02期 

銥星生不逢時。大招憋了將近十年，1996年才試射成功。結果到1998年系統投入運營時，時代已經變了，蜂窩網絡和光纖技術迅速發展，傳統手機已經完全佔領市場，銥星與地面基建艱難對抗。

當時銥星電話最便宜也要25000元人民幣，在中國話費高達9.8元/分鐘，國際話費高達27.4元/分鐘，此外是每月250元的基本通話費，客户數量最多時也只有5.5萬。

與之相對，一代“價格屠夫”小靈通也是在1998年開通，憑藉超高性價比，到2000年時，國內用户已超過600萬。

製表：立方知造局

銥星還有一個缺陷：必須在室外才能用，建築物內沒信號。

價格劣勢和使用缺陷，最終衞星互聯網在第一次與地面通信PK中告敗——投入過高，設計不成功，直接死在了沙灘上。

銥星的後浪們學聰明瞭，與地面通信運營商正面剛不過，清楚衞星互聯網是做市場空白填補，於是在商業模式上要麼直面有衞星通信需求的用户，要麼抱緊地面運營商大腿，由運營商把信號分發給客户。

銥星之外，另一家玩到破產邊緣的公司是OneWeb（一網），不是一網通辦的那個一網。

OneWeb成立於2012年，曾是“星鏈”之前衞星互聯網的代名詞，先後獲得高通、維珍、空客、軟銀等企業、盧旺達政府以及肥宅水巨頭可口可樂的融資。

到2020年，OneWeb合計融資34億美元，然而按照OneWeb計劃，建成一套衞星互聯網系統需要75億美元。

無底洞連一半都還沒填滿。疫情影響下，OneWeb申請破產重組。

OneWeb輸在重資產模式上。

衞星互聯網重資產、高風險、高回報，也就是説在獲得高收益前，要先燒錢、搶客户。用OneWeb創始人懷勒的話説：這個行業現在面臨的最大的風險就是融資和太空碎片，隔斷時間就得找人填補資金缺口。

這也是OneWeb發展的短板——業務單一，沒有自造血能力，全看金主爸爸臉色。相比而言，SpaceX的星鏈和藍色起源的柯伊伯衞星互聯網，背後站着美國首富和前首富——馬斯克和亞馬遜的貝索斯。

當然，在組建衞星互聯網之前，他們也不敢為所欲為，先要把火箭技術提升，再大批量送衞星上天。

04. 衞星互聯網企業為什麼都燒錢？各家企業是怎樣降本的？

成本分四塊：星體成本、發射成本、衞星載荷成本，以及後續的衞星運營成本。

最燒錢的是星體成本和發射成本。

例如星鏈，一顆260公斤左右的衞星造價大概100萬美元——這還是相對於傳統制造節約了數倍成本以後的花費，也是全世界成本最低的衞星之一了。

如果僅按照製造4.2萬顆衞星組網算，單單製造成本端，星鏈就要花費420億美元（超過2500億元人民幣）。

於是製造端的應對方案出現了——先降逼格再降本，把一顆永流傳的衞星做成批量化產品。簡言之，衞星生產標準化、模塊化、工廠化。

傳統的衞星製造都是定製化，一次一枚，至尊限量。

近地衞星製造，是用各種方法推動流水線生產，例如用3D打印技術製造航天元器件，模塊化設計，採用航天工業中成本更低的COTS元件，以及智能裝配等。

這麼做的好處是，一方面降低了衞星的研製和生產成本，另一方面原材料也可以規模化降價採購，大大降低產業門檻。

製造之後，更大的燒錢黑洞是發射——

按照馬斯克透露的數據，不考慮回收利用，獵鷹9號運載火箭總成本約為4340萬美元。火箭一飛，兩三個億人民幣沒了。

為了減少發射成本，衞星互聯網企業走上兩條路——

1. 火箭回收 ；

2. 擠“火車”。

火箭回收：

從2015年獵鷹9號完成首次回收到現在，目前做到火箭回收技術的，一個是馬斯克，一個是貝索斯。

信息來源：中國科學院力學研究所

重複使用回收火箭10次，能在發射成本上下降一半左右。

6月18日，SpaceX創下了同一枚獵鷹9號火箭13次發射和回收的新紀錄（這枚火箭在兩年內將160噸重衞星送上太空），也標誌着SpaceX連續第50次成功回收火箭。

此外，SpaceX目前正在測試的星艦飛行器，除了未來用於登陸火星外，其功能之一，是以比獵鷹火箭更低的邊際成本來發射衞星。

擠“火車”：

一箭多星，説白了就是提升火箭空間利用率，多個人多雙筷子，主要體現在火箭的設計、空間利用和負重能力。

2017年2月，印度使用極軌衞星運載火箭發射了104顆衞星，創造了當時的世界紀錄。

印度不愧是把運力發揮到極致的國家 圖源：央視

但別被一箭104星的數字騙了——據中國航天報報道，這些衞星裏，除了一顆714公斤的主星，剩下的都是我們單手就能拿起來的小衞星：

兩顆印度本國的8.4公斤和9.7 公斤的納衞星，和101顆來自美國、以色列、哈薩克斯坦、瑞士、阿聯酋和荷蘭等國家“搭便車”的衞星，重量均不超過4.7公斤，估計還沒你家的貓重。

對比一下：今年2月22日，中國長征八號運載火箭創下了國產火箭一箭22星的記錄，而它的運載能力是：700公里太陽同步軌道運載能力5噸，近地軌道運載能力8.1噸，地球同步轉移軌道運載能力2.8噸。

目前一箭多星的記錄保持者是Space X，同步發射143顆衞星。

降本的另一面是增效。

批量化製造和一箭多星，讓衞星發射數量瞬間井噴。傳統衞星發射，發完了這一顆，下一顆的發射要等新的火箭製造週期，而通過火箭回收，可以快速安排下一次發射任務。

這就是為什麼SpaceX為什麼可以每週發射一次，自信18個月可以送4200顆衞星上天——成本和生產、發射週期問題，得到系統性的解決。

05. 馬斯克為什麼要瘋狂放衞星？

馬斯克狂放衞星，為的是搶太空資源——軌道坑位和頻譜。按照國際電聯（ITU）規定，這些資源依照先到先得原則。

就像是登月時宇航員要跑到無主之地插上旗，顯示一下這塊土地的新主人。

比坑位更關鍵的是通信頻段Ku和Ka。Ku頻段頻率高，天線尺寸小，方便個體接收；Ka頻段可以作為高速衞星通信和高清電視轉播，同樣資源位緊缺。

不過，先到先得之後還有一個附加條件——逾期作廢，各國首先要向國際電聯提出頻率使用申請，然後自申請之日起，七年之內，必須成功發射衞星，並使用該頻率傳回信號，以證明搶佔頻率成功。

如果超過七年未使用該頻率，申請直接作廢。

這要説説一段中國衞星搶頻段的驚險往事。

2000年時，中國和歐盟前後腳向國際電聯申請了一段高度重合的頻率，中國只早了一個多月。中國申報的衞星是北斗。

也就是説，中國必須趕在2007年之前成功發射衞星使用該頻率，要趕在歐盟之前。然而，卡脖子出現了——星載原子鐘。

原子鐘是一種具有高度精確性的計時儀器，每出現十億分之一秒（也就是一納秒）的誤差，衞星定位就會出現0.3米的偏離。

換算一下，只要每一秒鐘出現百分之一的誤差，那麼衞星導航系統，就足以直接把一個在海南度假的人，錯誤定位到呼倫貝爾大草原。

這項技術掌握在歐美手裏，當中國衞星與歐盟衞星成為搶頻段勁敵時，2005年歐洲人臨時爽約，拒絕將原子鐘賣給中國。沒有原子鐘，北斗衞星發射到太空沒用處，更緊張的是，此時距離發射deadline不到2年時間。

中科院、航天科技、航天科工三支隊伍合力，愣是把國產星載原子鐘成功研製了出來。2007年4月14日，裝着自研原子鐘的北斗升空，距離逾期時間只剩四天。

稀缺的太空資源爭奪背後，是一場國家間硬實力的較勁。

**06.**低軌衞星擁擠有什麼危害？

某個晚上你和情人漫步在街頭，抬頭一看，天上全是人造的“星星”，是不是有些煞風景？

近地軌道只能容納6萬顆衞星——聽起來確實不太符合直覺，而馬斯克正是利用人的直覺錯誤，辯稱：太空中每隔10米就有一層新的軌道“殼”：“意味着太空中有容納數百億顆衞星的空間，幾千顆衞星根本不算什麼，這就像地球上有幾千輛汽車，這真沒什麼。”

事實卻是，衞星環繞地球的速度是7.9公里/秒，間隔十米放衞星，就像高速路上的車全都首尾相連同步急速狂飆，比速度與激情還要激情。

圖源：搜狐科技

按照國際通行規則，航天器安全距離一般為50公里。

除了影響夜觀天象，放任越來越多的衞星擠佔太空，會發生什麼？

碰撞雪崩。

1978 年，NASA科學家唐納德·凱斯勒提出了“凱斯勒效應”：一旦近地軌道上的物體數量達到了一個臨界值，碰撞形成的碎片就會產生更多的碰撞連鎖反應，最終造成大量碎片包圍地球，相應區域變得不可利用、無法通行。

換句話説，碰撞概率雪崩式放大，惡性循環。

與一個10克重的空間碎片撞擊，釋放的能量相當於一輛100公里時速的汽車。2009年，“銥星33號”與俄羅斯報廢軍用衞星“宇宙2251號”相撞，一次事件就產生了數千塊碎片。

一個令人擔憂的情況出現了——2021年，“星鏈”已發生兩次危險逼近中國空間站的情況。中國外交部發言人趙立堅表示：相關避碰事件中，中國在軌航天員面臨着現實、緊迫的安全威脅。

雖然美方拒不承認，但NASA的聲明迅速打臉。NASA警告：“國際空間站的安全以及其他所有的NASA資產可能受（星鏈）影響”。

人類已製造了上億片太空垃圾 圖片對比了採取干預措施與不採取干預措施的情況下，未來太空垃圾數量 圖源：搜狐科技

除了碰撞危險，過度密集的近地衞星，也會給新的火箭發射增加危險和難度，升空時還要避讓衞星。

**07.**中國將衞星互聯網列入新基建之一，背後的邏輯是什麼？

搶太空資源是當務之急，但不是為了搶而搶。

首先，從商業角度，發展衞星互聯網，值得。

衞星互聯網對應全球三分之一尚未被地面基建覆蓋的人口。

據估計，中國衞星通信行業市場規模將以8.4%的年複合增長率上升，並在2024年達到3447億元。

對於衞星互聯網企業來説，熬過高投資，就是回報高光。

到2022年，星鏈已有超過25 萬用户，按100美元服務月費計算，一年營收3億美元。而有人曾計算，星鏈目前發射的所有衞星成本是6億美元，也就是説，運營兩年即可覆蓋，開始進入“高回報”階段。

馬斯克在某次採訪中表示，星鏈建成後，預計每年收入可達300億美元，10倍於Space X。

隨着衞星製造技術與降本生產的迭代，未來的衞星帶寬容量更高，加上數量眾多的衞星組網，真正成為5G乃至6G時代的太空基建。

在未來的6G應用中，空天地一體無縫覆蓋是必然趨勢。無人駕駛等技術的落地，離不開衞星互聯網與地面網絡的合力推動。

其次，從國家安全角度，發展衞星互聯網，必須。

規模化和批量化做得越深，衞星互聯網價格就越便宜。與民用市場潛力相比，軍事用途所佔的份額未必有多高，卻是國家安全的重要保障。

1990年的海灣戰爭中誕生了一個新名詞：“外科手術式打擊”。

這場戰爭中，美國首次運用GPS導航衞星，在不掌握任何地形特徵的情況下，成功橫穿伊拉克西部沙漠，並將原本需要數百噸炸藥才能完成的轟炸任務，2枚導彈在數百公里外突襲發射，第二枚直接通過第一枚炸開的大壩缺口精準鑽入。

這解釋了為什麼有美國的GPS、歐洲的伽利略之後，中國要發展自己的北斗導航系統——防止技術受制於人，被甩出代際差距。

説回到衞星互聯網，不論戴不戴“民用”的帽子，先進製造天然就是一個國家實力的底氣。

2020年，OneWeb申請破產重組時，傳言稱有中國互聯網公司試圖收購，遭到了英國政府的反對。

雖系傳言，接盤OneWeb後，英國商務部長阿洛克·夏爾馬在一份聲明中表示：“這筆交易將為我們提供一個機會，進一步發展我們先進的製造技術。”

第三，從產業鏈角度，發展衞星互聯網，至關重要。

SpaceX真正可怕的，不是它計劃中的4.2萬顆衞星，而是它可以像造汽車、手機一樣批量造衞星。

模塊化設計——像電腦、手機等電子產品一樣，從過去的單CPU向多CPU、多GPU的芯片堆疊、模塊堆疊發展。

標準化生產——流程重塑，架構高度開放和標準化。

智能化生產——例如衞星仿真模擬，數字孿生技術的應用。

所以，中國衞星互聯網的發展動因是高度集成化半導體設計製造能力、智能製造能力的提升。

中國衞星互聯網的一個當務之急，就是加速發射組網，用更大的市場需求，來牽引整個產業鏈的持續升級。

尾聲

3G追趕、4G追平、5G領先，是中國通訊發展的濃縮。

眼下的未來發展，是天空地一體化的6G。衞星互聯網行業，涉及到通信技術、衞星製造、商業火箭等，集齊了中國製造轉型升級的絕大多數要素。

時代正翻開新篇。

如同50多年前，中國第一顆東方紅一號升空，衞星短暫工作28天，卻標誌着中國成為繼蘇、美、法、日之後世界上第五個獨立研製併發射人造地球衞星的國家。

如今，中國5G全球領先，有了更雄厚的底氣。6G競爭不能輸，衞星互聯網同樣不會落後。

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