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送42000颗卫星上天!马斯克“星链计划”离称霸低轨还有多远?

时间:2021-07-21    来源:IT资讯    人气:

统治低轨的高速低延迟网络,星链离真正的全球覆盖还有多远?

说到SpaceX,许多人都会想到最近发生的发射事故。今年3月3日进行测试的SN10星际飞船原型虽然在刚着陆时毫发无损,然而一分钟后却发生爆炸。SpaceX CEO埃隆·马斯克声称SN10很可能由于燃油箱吸入了部分氦气,导致发动机推力变低,10m/s的冲击使得飞船底部产生了爆炸。为此,埃隆·马斯克称11号原型机SN11已经对这些问题做了多项修复,并计划于美国时间3月30日发射。

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SN11发射推迟 / 埃隆·马斯克

但这一发射计划被再度推迟,原因是美国联邦航空管理局未能赶在计划日期到达发射基地。然而在3月30日正式测试时,SN11原型机未能安全着陆并再度损毁,这也是该星际飞船原型机测试的第四次失败。但SpaceX可不只有失败的项目,我们不妨来看看它的另一个项目,号称未来实现全球覆盖的卫星通信网络星链计划。

星链计划是一个以近地轨道的卫星链提供互联网服务的项目,SpaceX称2021年将利用部署的1584颗卫星提供近乎覆盖全球的网络服务。但SpaceX已经向联邦航空管理局申请了42000颗的卫星部署计划,全部建成后覆盖率和网络质量都有不小的提升空间。通过猎鹰9号运载火箭,SpaceX一次可将60颗星链卫星送入低轨。

光纤通信的替代者还是协同者

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参与公开测试者的网络测速图 / Reddit

提到卫星通信,很多人会想到飞机、游轮以及海岛上的卫星通信网络,使用的体验都比较差,更不用说替代光纤网络了。但星链所承诺的网络并不算差,在近期公布的测试计划中,SpaceX称其网络速率可以实现50Mb/s到150Mb/s,根据未来的覆盖率、经纬度和日期达到20ms至40ms的延迟。随着更多卫星的发射升空,更多地面基站的建立,未来星链还会进一步改善速率、延迟和网络运行时间。

陆地通信的光纤传输速率与真空的传输速率还是有差距的,何况星链卫星处于低轨轨道,在地面基站的支持下来回也只有1000多公里的距离,访问的服务器地理位置越远,星链在延迟上也会更占优势。

从这样的网络条件看来,星链替代光纤通信好像也不是不行。对于那些光纤资源稀缺的地方,比如第三世界国家、农村地区和偏远地区等,这样的网络选择似乎更加合理。以中印之间的陆地光缆传输系统为例,这段穿越青藏高原的网络系统不仅成本高昂,维护更是麻烦。但现阶段的星链仍只能起到一个协同者的作用,不论是资费还是最大速率上,星链离传统的光纤通信还是存在差距。何况星链的目标目前仍只是提高网络覆盖度,按照马斯克本人的话说,“为传统电信公司提供那3%到4%最难触及的用户”。

一家独大的低轨统治

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星链卫星部分覆盖范围 / satellitemap

卫星通信网络已经并非新技术了,虽然卫星发射成本高,但近几年来也不乏参与者,比如英国的OneWeb、亚马逊的Kuiper项目还有我国的鸿雁和虹云等。OneWeb去年3月就进入破产阶段,在获得了英国政府投资后才得以继续运作下去,脱离破产保护。然而谈到在轨卫星数量,星链绝对是毫无争议的第一。

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OneWeb卫星部分覆盖范围 / satellitemap

星链卫星的在轨数量已经达到了可怕的1318颗,而相比之下OneWeb算上本月的一次发射,总卫星发射数也才只有146颗。这都要归功于可重复使用的猎鹰9号火箭。OneWeb通过俄罗斯的Soyuz 2.1b火箭一次仅发射36颗卫星,而且未来计划每月发射一次。SpaceX的发射则更加频繁,今年3月份更是成功发射4次,每次都用猎鹰9号火箭搭载60枚卫星。而我国的鸿雁和虹云目前尚在建设和技术验证阶段,仅试发射了少量卫星,且暂时没有商业计划。

地面建设同样不可少

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已部署的部分星链地面基站

然而实现卫星网络通信并非只需要卫星即可,地面基站和接收器同样是必不可少的。目前星链仅在北美和少数欧洲城市开放了测试,就是因为目前只有这些地区部署了地面基站。地面基站才是定义地面覆盖范围的最主要组件。

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加拿大星链地面基站 / SpaceX

目前不少北美用户已经开始在郊外发现了星链部署的地面基站,考虑到SpaceX严格来说并非一家传统的网络运营商,因此提供网络服务多为与本地的网络运营商合作。就拿上图中部署在加拿大境内的星链地面基站来说,该基站部署在加拿大运营商Eastlink的设施内。

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星链的六边形覆盖 / SpaceX

根据SpaceX公布的数据,星链所提供的范围覆盖是以六边形来表示的,只要在支持的六边形范围内,搭建好接收器后就可以使用星链的网络服务。那么星链的接收器是怎样的呢?从去年的测试开始,参与测试的用户都纷纷晒出了这一接收器的真面目。

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星链接收器套装 / SpaceX

其实这个接收器更像是农村地区接收卫星电视用到的“卫星锅”,在支付499美元的设备费用和50美元的运费后,测试用户收到的除了接收器外,还有Wi-Fi路由器、电源、三角支撑架和连接线。SpaceX建议用户搭建在无干扰的高处位置,做好防雨、防雪等保护工作,以确保信号质量。除了设备费之外,用户还要支付99美元的服务月费。

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星链接收器内部GPS接收芯片 / Ken Keiter

国外工程师Ken Keiter对星链的接收器进行了拆解,其中发现了不少意法半导体的GPS和射频芯片,比如意法半导体的STA8090EXG GPS接收芯片和射频前端芯片等。据媒体Business Insider透露,SpaceX与意法半导体达成了24亿美元的制造合约,以生产100万台星链接收器。与此同时,499美元的设备费很可能是在亏本卖,据业内专家估计,每个接收器的成本价大概接近2000美元,虽然订阅费用可以分摊一点,但考虑到火箭发射、卫星维护等成本,也难怪马斯克说正在尽力保证该项目不会破产。

想要全球覆盖,请先过监管批准

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星链接收器订购界面 / SpaceX

技术到位之后,并不代表着全球覆盖触手可及,要想覆盖一个地区,就必须得通过该国家的监管批准。就拿接收器来说,国内规定未经审批的违规卫星接收器都是违法的。然而从上图的接收器订购界面可以看出,笔者填了电子发烧友公司所在地址后,系统显示SpaceX计划在2022年实现该地区的覆盖。虽然不知道SpaceX有没有和工信部和运营商申请,但考虑到特斯拉都已经顺利进入国内,在做好本地化部署,与国内运营商达成合作后,星链说不定真的能在明年服务中国,毕竟星链的卫星对国内有较大的覆盖面积了。

SpaceX也在积极申请其他地区的监管批准,马斯克在推特上称一旦获得批准后,有望在今年年中在印度铺开服务。去年4月,日本内务与通信部门的官网上也发布了一份文件,提到SpaceX欲与日本本土运营商KDDI合作,在日本境内推出星链服务。这份文件中也详细提到了星链网络的具体用例,除了农村和岛屿的偏远地区通信外,还可以支持灾祸发生地面通信网络中断的紧急备用。

小结

以目前的发射频率,到了2021年底或2022年,星链就已经可以实现近乎全球的低轨卫星覆盖。虽然这种卫星网络并不适合高密度的使用场景,但这一市场早已被5G拿下,星链的服务对象更偏向于那些网络资源不足的偏远地区。

此外监管批准也是星链必须迈过的一个坎,这就考虑到低轨卫星避撞、防干扰波段等一系列复杂因素。在此之前,星链离真正的覆盖全球还有不小的距离。

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