从1957年,前苏联第一颗人造卫星“斯普特尼克”1号上天以来,全球发射的人造卫星总计大约6600颗,而马斯克SpaceX公司的星链计划将达到42000颗,是近60年来的人造卫星数量总和的7倍。
无数欧洲人抬头仰望星空,却意外地看到数十个异常闪亮的星星排成一排,像小火车一样匆匆穿越夜空,许多人看得瞠目结舌,连许愿都忘了:“谁知道现在正穿越天空的都是些什么鬼?到目前为止有50多颗了!”
大家纷纷去社交平台寻找答案,有些人认为它是流星,赶紧对着天空许个愿,有的人认为这是一队飞机,甚至有的人觉得是太空里的不明飞行物。
刚在花园里看星星,结果看到几十颗星星以相同的间距向北移动,这肯定不是飞机,因为飞机正闪着光从它们下面飞过,这也不是流星,难道是UFO来了?!”
如果马斯克看到了这一幕,肯定会捧腹大笑,因为这些排着队的“星星”,正是他SpaceX公司星链计划(Starlink)的一部分。
星链计划(Starlink)是SpaceX发起的一个项目,旨在通过低地球轨道卫星网络,提供覆盖全球的高速互联网服务。
整个星链计划(Starlink)预计将投资100亿美元,到2020年底,将在低、中、高的三个轨道上部署近12000颗卫星(最终将达到42000颗),另外还将建设100万个接入型地面站、6个卫星网关站。
每颗StarLink卫星重约227公斤,配备有高通量天线、太阳能面板,卫星的宽度约为2米。
每颗卫星的设计常规使用的寿命为5-7年,退役后,将减速并脱离轨道,掉入大气层中燃烧。目前,StarLink卫星可以燃烧其重量的95%,随技术的持续不断的发展,未来它将能够在大气中实现100%的销毁,而不会对地面上的人或建筑物造成任何伤害。
目前,全球有2万架民用客机,未来20年里这一数字将增加一倍,而且仅美国就有20万架私人飞机,全球的数量将更多,这些飞机在飞行过程中的互联网访问需求是一个非常大的市场。
目前,世界上有300-400艘载客1000人以上的大型邮轮,大型货轮有上万艘,各种远洋船只、近海游轮、私人游艇、中小型商业游轮等,在海上航行时的互联网接入需求也非常大。
在全球范围内,许多小型岛屿、私人岛屿若要接入互联网,购买Starlink网络的费用远低于铺设海底
此外,马斯克还对StarLink提出了其他应用建议,比如登陆火星后,有助于解决火星上的通讯问题。
这是因为,StarLink卫星的发射和部署方式与我们已知的其他卫星不同, “猎鹰9号”,也就是最近运送SpaceX载人龙飞船的火箭,可以同时发射60颗卫星。
根据计算,如果要使覆盖整个地球的网络,至少需要360颗StarLink卫星,要达到中等程度的覆盖则需要720颗卫星,预计最早要到2020年底才能开始商业运作,但今年由于疫情的影响,时间表可能会略有延后。
但是我们简单估算一下,利用“猎鹰9号”一次60颗的运载能力,6次就可以发射360颗卫星,12次就能轻松实现中等程度的网络覆盖,根据SpaceX的官方声明,向美国和加拿大提供服务仅需6次发射,而在全世界内只需进行24次发射即可。
而SpaceX正在研发的“星舰Starship”更惊人,一次能发射几百颗卫星,就像在太空轨道里“撒豆子”一样,发射成本仅相当于“猎鹰9号”的10%,
据估计,到2025年,StarLink用户将超过4000万,预计收入将达300亿美元。
SpaceX是美国的一家私人商业航天公司,不仅仅具备NASA技术系统的支持,而且在业务灵活性、商业敏锐度、快速响应方面具有独特的优势。
SpaceX星链计划之所以引起全球的关注,亮点就是没有采用体积非常庞大的传统卫星,而使用数量众多的微小卫星,这为商业航天提供了一种新的可能性。微小卫星的开发周期短,通常可以在1年半内完成,而且发射方式灵活,可以与其他卫星一起发射,大幅度的降低了研发、发射的成本,有望打破过去几十年来传统航天业固有的商业模式。
SpaceX星链计划的杀手锏就是廉价发射,成本的低廉不仅在于一箭几百星的批量发射上,而且在于可回收的火箭技术。
SpaceX在实际发射中使用了回收的二手有效载荷整流罩,并应用了回收一级火箭的技术,将来,SpaceX还会使用巨型气球来回收二级火箭。
SpaceX表示,回收一级火箭能节约80%的成本,如果将来回收二级火箭,发射成本将是当前的1%。
中国的航天领域很早就在研究火箭回收技术,在最近的发射活动中验证了火箭残骸回收控制,而且在一箭多星方面也有多次成功的经验,但是在一次发射入轨的卫星数量上,还有很大的提升空间。
Starlink项目是一个典型的需求驱动项目,追求的是“全球随时随地的高速卫星宽带网络”服务。
SpaceX的卫星系统主要为全球个人、商业、机构、政府、专业用户更好的提供各种宽带和通信服务,在部署大约800颗卫星之后,SpaceX将可提供覆盖全球的宽带服务。
但是5G的缺点也很明显,例如:基站耗电量很高,仅能覆盖300米范围,不到4G基覆盖半径的三分之一,而且5G严重依赖基建水平,对于光纤无法到达的区域,5G根本没办法提供服务。
Starlink卫星通信模式的优点是具有较大的覆盖范围,并且不依赖于光纤基础结构;
这样说吧,如果你家是在上海市区,那么千兆光纤入户+WiFi是你的最佳选择;
如果你在偏远的美国乡村、在飞越太平洋的航班上、在撒哈拉沙漠的科考路线上、在大西洋的观光邮轮上,那么Starlink就是替代5G、昂贵海上卫星通信的最佳方案。
星链计划表面上是一个庞大的通讯网络项目,其实背后暗含着的是对太空轨道资源的争夺。
国际卫星通信界、联合国等机构目前对于太空低轨道资源奉行的原则是,先到先得,也就是一旦占有了就能永远拥有。所以,目前各国都在开展低轨太空资源的跑马圈地,这个机会如果丧失,将来再租用别人的轨道资源,那就是天价了。
如今,马斯克的星链计划也给我们大家带来新的启示,在航天领域,我们虽然起步晚,压力重重,但却不能松懈,要建立国家主导、社会参与的机制,尽快补齐太空资源的短板,不停地改进革新,迎头赶上。
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