要WiFi仍是要星空?马斯克的“星链”方案惹争议

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星空上出现的“星链”卫星。星空上呈现的“星链”卫星。

  本刊记者/彭丹妮

  4月27日,地理喜好者们留意到,一串因反射太阳光而发光的卫星在当晚8点37分从东南方升起,划过北京夜空;5月1日晚,这批卫星过境厦门,40颗肉眼可见的卫星一字排开……2019年开端,美国SpaceX公司经过一次火箭发射搭载60个卫星的体式格局将几批“星链”(Starlink)卫星送入太空。尔后,地理学家们发明这些卫星像一列火车同样颠末天下各地上空。

  这是“硅谷钢铁侠”伊隆·马斯克的又一大手笔。这位特斯拉汽车的兴办者反复撼动听们的认知,他对将来糊口体式格局的想象触及交通、动力、领取、脑机接口等浩繁范畴,但航天无疑是此中最有野心的规划。

  马斯克于2002年景立的贸易航天公司SpaceX,用六年工夫乐成发射火箭,用不到16年的工夫,造出了天下现役运载才能最强且能够收受接管的火箭。将来,他方案建筑巨型火箭,能够将人类送往火星——但在那以前,他想应用火箭做另外一件事:掩盖全世界的收集和通信旌旗灯号。

    卫星通讯:收集掩盖无死角

  2018年2月22日,在美国加州范登堡空军基地,SpaceX乐成发射了一枚“猎鹰9号”火箭,并将两颗小型尝试通讯卫星送入轨道——这是马斯克雄心壮志的全世界互联网卫星安排方案——“星链”名目的起步。

  每颗星链卫星重227公斤,巨细和一辆小汽车差未几,由板状的卫星本体和一壁可折叠的太阳能板构成,每颗卫星上搭载了4面相控阵天线用来停止收集效劳。低轨卫星通讯的劣势是快。一方面,星链的旌旗灯号传达速率靠近真地面每秒30万千米的光速,而光旌旗灯号在光纤中的传达速率为每秒20万千米,与此同时,星链不必像远间隔光纤通讯那样,靠一段一段接起来,而是间接点对点,因而即使思索空位往复,这类通讯手腕也更高效。

  2019年5月,星链第一零售射的60颗卫星进入550公里的近地轨道,以后又辨别于2019年11月和2020年1月停止了第二次和第三次发射……到了2020年4月22日,“猎鹰9号”火箭从佛罗里达州的肯尼迪航天中间基地发射,将第7批的60颗卫星奉上了太空。至此,包括前述两颗尝试卫星在内,星链方案曾经发射了422颗卫星。

  依照马斯克给出的最新工夫表,他决议在420颗卫星实现之际,就推出卫星互联网实测——今朝,他们正在北美地域和加拿大应用这些卫星停止一些公家收集测试,更大范围的大众测试将在2020年11月睁开。依据SpaceX客岁的方案,2020年,星链卫星将至多发射9次,至多能够到达24次,也便是差未几每两周发射一次。

  依据SpaceX向美国联邦通讯委员会(FCC)提交的文件,“星链”方案将在2027年以前安排1.2万颗卫星,分三层座落在近地轨道中——7500颗、1584颗、2825颗卫星辨别位于距空中340公里、550公里和1150公里的轨道上。2019年10月,SpaceX提交了新一批卫星的频次请求,方案再添加3万颗卫星运转在328~580公里之间,使得总卫星数到达4.2万颗。

  马斯克许诺的是一个具备引诱力的目的:星链方案将经过少量低轨卫星对全世界的完好掩盖,届时,不管是在人迹罕至的山水冰河,仍是茫茫大海,都能接纳到高通量、低延时的互联网通讯收集旌旗灯号。在网速方面,星链供给的是至多1Gbps/秒的宽带效劳——这个速率是今朝家庭宽带的30多倍,和最高可达23Gbps/秒的超高速宽带收集。到时分,花费者只要要购置SpaceX的终端设置装备摆设,每一个月破费几十美圆,便可享用这一收集。

  青年航天学者毛新愿今朝处置低轨卫星精细定轨和卫星导航零碎等范畴的博士后研讨。他通知《中国旧事周刊》,如今都会住民破费很少的钱便可享用便利且疾速的收集效劳,以是这种通讯卫星不会打击现有光纤收集和4G/5G等根底通信收集,而是补偿传统通讯体式格局没法掩盖到之处,比方大洋上的货运船、天地面的客机、两极科考站等非凡地位。

  美国《麻省理工科技批评》克日公布的2020年十大打破性技能中,大型卫星收集盘踞了此中一席。这个范畴的次要玩家包含SpaceX、OneWeb、亚马逊和Telesat等科技企业。该期刊以为,2020年大范围卫星收集的影响,将在本年凸显进去。与此同时,地理学家和存眷太空交通控制的专家们对这些复杂的卫星收集负面影响的担心和埋怨能够会愈来愈激烈。

  努力于“不停业”

  2015年终,两名太空企业家在统一周前后颁布发表了进军卫星互联网营业:一个是伊隆·马斯克,另外一位是英国维珍团体董事长理查德·布兰森,他投资的名目即是厥后成为星链强敌的OneWeb。

  《麻省理工科技批评》以为,与过来以展现国度气力和名望为念头差别,往常,适用主义正在驱动太空范畴的开展。据美国商务部估量,太空市场的代价已达3250亿美圆,20年后能够会超越1.5万亿美圆。以“星链”名目为标记的通信根底设备、太空游览、太空采矿等很多其余效劳都有潜伏的宏大利润。

  卫星财产赛道上,一个紧张的使用场景是通讯。传统卫星旌旗灯号最大的成绩是耽误,这是由于大局部通讯卫星都在间隔地球赤道35786千米的“地球运动轨道”上,这段间隔足以形成超越半秒的耽误。

  “高轨道卫星离地球太远,因此抵达空中时旌旗灯号很弱,高带宽数据如上因特网或许看视频时,需求一个至多3米大的空中天线来接纳旌旗灯号。”哈佛大学天体物理学家乔纳森·麦克道尔通知《中国旧事周刊》。

  毛新愿则表明说,高轨卫星、特别是地球运动轨道通信卫星,还存在诸多壁垒。一方面,这些卫星重达几吨,技能含量高并且十分高贵,因而存在很高的技能门坎,另外一方面,这些轨道是人类航天最珍贵的轨道,关于安排卫星数目会停止严厉限定,散布过密的卫星也会搅扰旌旗灯号。

  在这类状况下,卫星数目多、旌旗灯号强度高的低轨卫星互联网就成为了最近几年航天范畴的抢手。毛新愿说,卫星互联网具备很高的贸易代价,除了用于通讯,还能够到场导航定位,经过辅佐斗极零碎这种高轨卫星来进步定位精度,同时,还能够在载人航天、各种勘察、气候研讨、遥感等迷信类名目中发扬感化。但由于一个近地轨道卫星只能担任地球一小局部的通讯,以是要完成全世界掩盖,需求良多卫星。

  早在1990年月,就有企业开端涉足太空互联网名目。美国已经的通讯巨子摩托罗拉公司于1987年提出了“铱星方案”,曾发射了66颗卫星。

  毛新愿说,1990年月,火箭发射一次约莫是3000万美圆,但发射卫星数目只要几颗,完整差别于如今一次搭载60颗卫星的做法。在这类昂扬的本钱下,为了保持经营,铱星免费远远高于预期,用户数目随之急剧降低,最初名目停业。统一期间,由比尔·盖茨撑持的Teledesic名目也在本钱飙升和投资者资金干涸后,于2002年请求停业维护,事先Teledesic只发射了一颗卫星。

  而如今,卫星互联网名目的本钱正在跟着量产、可收受接管火箭等技能改良不时降低。毛新愿算了一笔账。按SpaceX此前说的每颗卫星100万美圆的制作本钱,跟着量产,一颗卫星本钱50万~100万美圆;最高贵的本钱来自觉射,但因为SpaceX运用本人制作的火箭,且可复用,因而一次发射60颗卫星的总用度约3000万美圆,再加之发射园地、配套设备等等,他以为他们今朝发射一颗卫星的均匀本钱在150万~200万美圆之间。

  但直到如今,这仍然是一个严酷的贸易范畴。本年3月末,因和软银之间20亿美圆资金的会谈决裂,OneWeb请求停业,事先,该名目的在轨卫星已有74颗。

  “猜猜有几多低轨卫星互联网没有停业?零。”本年3月,在一次集会上,马斯克恶作剧说,鉴于那些停业名目的前车可鉴,SpaceX眼下正努力于“不停业”。

  SpaceX总裁兼首席经营官格温·肖特韦尔曾于2018年的一次访谈中泄漏,星链名目的总本钱约为100亿美圆。依据出名投资公司摩根·斯坦利预算,再多添加3万颗卫星能够将会破费SpaceX600亿美圆。

  这笔资金若何张罗是个困难。据美国《华尔街日报》本年3月报导,FCC拨出160亿美圆的基金,用于在将来10年内改进乡村地域的互联网效劳。SpaceX但愿请求到这笔资金,但是,竞标者们以为把资金给SpaceX是一场打赌,一名前FCC官员则透露表现:咱们不答应人们用大众资金谋利。

    星链“碍眼”

  2019年5月,当星链方案的第一批60颗卫星发射时,就激发了一场贸易伦理的评论辩论:一家公司双方面地改动了天空的容貌,以及能够带来光净化、太空渣滓等实践影响。

  依据结合国卫星注销网站的最新数据表现,今朝仍在轨的天然卫星有2000颗摆布,即便星链依照此前1.2万颗卫星的方案,也会将这一数字添加6倍。而在同类名目中,“星链”并不是独一到场者。如斯单一的卫星正在抢夺自然星空,在地理学界激发了很多批判。

  一个常被援用的例子是,在智拖拉成的一个代价4.66亿美圆、8米宽口径且配有32亿像素拍照机的大型综合巡天千里镜,原本旨在本世纪20年月疾速扫描天空。但跟着星链卫星群的组建,很多用这台千里镜拍摄的图象都被其“净化”,长期暴光拍摄的照片中更是能够包括数十条卫星挪动轨迹条纹。该大型巡天千里镜对将来4.2万颗星链卫星对观察的影响停止了模仿,发明30%的图象中将至多包括一条卫星轨迹。

  SpaceX对此也给出了一些处理计划。本年1月6日,SpaceX发射了一颗“暗星”,经过将卫星外表涂黑来实验对亮度的低落后果,但该办法仍不满意业余地理台的请求。SpaceX的工程师还提出能够给每一个卫星装备一个遮阳伞的设法主意,以避免反射太阳光,不外今朝还未考证。在4月向FCC提交的文件中,SpaceX泄漏正在研讨新的低落卫星亮度的办法,并将在将来几个月中停止测试,别的,该公司将供给卫星跟踪数据,以便地理学家能够更好地和谐观察勾当。

  意大利都灵天体物理地理台的地理学家罗纳德·德雷梅尔在答复《中国旧事周刊》的邮件中指出,假如卫星隐形得充足好,以致于没法被肉眼捕获到,这将是一个宏大的改良,由于这可使卫星影象数据更易处置,而且维护地球人仰视尽收眼底的夜空的希望。但是,若何在实践和政治层面上处理这个成绩上,各方尚未告竣分歧定见。

  太空渣滓是另外一个担心。SpaceX透露表现,每颗星链卫星都将可以追踪在轨碎片并主动躲避碰撞,并在抵达寿命后主动离开轨道,推向大气中熄灭殆尽。不外,中科院国度地理台研讨员苟利军等人克日撰文指出,假如这些卫星在轨道上遭到破坏或许未能乐成分离开,它们依旧会组成严峻成绩。在2019年5月发射的第一批星链中,就有3颗卫星得到了联络,没法停止自动把持,从而构成了太空渣滓。

  国内地理学结合会(IAU)2019年6月公布申明,表白了对这种名目能够会毁坏天然天空以及搅扰射电地理学频次的担心,在申明中,该协会将这一太绝后沿范畴描绘为“新的、且根本上不受控制的。”

  多位受访专家以为,因为没有人想过卫星发射的数目会增加得如斯快,因而羁系还没有跟上这个重生的范畴。罗纳德·德雷梅尔婉言,就对天空可见的影响来看,这种名目的羁系完整缺位。他以为, SpaceX之以是步伐迈得如斯快,局部缘由就在于应用以后的羁系真空,在划定规矩呈现以前,最大水平地捉住时机。

  另外一个成绩是,通讯卫星名目需求如斯复杂吗?OneWeb开创品德雷格·韦勒以为,发射比实践所需卫星更多的独一缘由是为了夸耀。“卫星的数目成绩一家公司。从大众和筹资的角度来看,多便是好。”

标签:航天

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