赵燕 温晓君
2019年5月24日，美国SpaceX公司以一箭多星的方式发射了60颗“星链”卫星，引起全球高科技业界的广泛关注。马斯克的SpaceX 公司于2015年提出“星链”计划，预计到2025年完成卫星组网部署，将向全球终端用户提供至少1Gbps、最高可达23Gbps的低延迟、高带宽的网络宽带服务。“星链”计划的实施可能对包括通信、互联网等在内的多个行业带来冲击，将使频谱资源竞争加剧、信息安全隐患加大，必须予以高度警惕，并积极开展趋势研判和必要应对。
“星链”低轨卫星互联网的
四大特点
“星链”计划规模庞大。马斯克的“星链”计划拟向地球近轨道发射11927 颗卫星，大约是目前全部在轨工作卫星数量的6倍，其中包括550 公里高度轨道面卫星4409颗，340公里高度轨道面卫星7518颗。每颗“星链”卫星重约227kg，使用氪工质霍尔推进器提供动力，配备星敏感器高精度导航系统。“星链”计划将从2020年起在美国建造100万个地面站供用户使用，其最终目标是部署一个覆盖全球的空、天、地卫星互联网络，从而为全球用户提供低时延、高带宽、广覆盖或全覆盖的宽带网络服务。
火箭回收及一箭多星技术难度高。回收技术是运载火箭技术发展的重要趋势，一般可划分为部分可回收和完全可回收两大类。目前，掌握部分火箭回收技术的只有中美两国，完全可回收技术尚未实现。一箭多星需要控制好火箭的姿态、每颗卫星的运行轨道、多个卫星间的无线电干扰等问题。每颗卫星需 “量身定做”最佳的分离路线和分离时刻，按照预定程序顺利 “出舱”且不能相互擦碰。在实施“星链”计划的过程中，马斯克一直致力于利用可回收火箭技术降低卫星发射成本。此次发射使用的“猎鹰9号”运载火箭的第一级即为第三次发射的可回收部分。
适用于特殊地形的低轨卫星通信延时小。按照轨道飞行高度， 卫星可分为低轨卫星（200～2000km ）、中轨卫星（2000～20000km）以及高轨卫星（20000km以上）。传统通信卫星一般部署在地球上空约3.6万千米处的轨道上，信号往返时间较长，延迟比较明显。农村、山地、沙漠、海岛等地区光纤宽带普及程度不高，在向偏远地区提供互联网接入时经常会发生延时情况，无法满足实时通信、网络游戏等需要低延迟的应用场景。与现有的中轨、高轨通信卫星相比，低轨卫星通信的传播距离短、延时小。“星链”计划的卫星均部署在近地轨道，可将延时降至20毫秒，达到家用光纤接入网络水平。
卫星互联网潜在商业价值大。由于大部分网络连接都来自陆地和海底的光纤电缆，目前在全球范围内大约还有一半人口尚未享受到互联网的便捷，市场发展潜力巨大。在这一背景下，国内外互联网巨头纷纷布局卫星互联网。美国亚马逊公司提出 “柯伊伯项目”，计划将3236颗卫星送入近地轨道。我国航天科技集团公司计划组建“鸿雁”全球卫星通信星座系统，360公司投资了旧金山的立方体卫星公司Spire，连尚网络公布了“连尚蜂群”卫星发射计划，阿里巴巴、斗鱼、华米等公司则发射了冠名卫星进军商业卫星领域。马斯克预测，“星链”计划潜在的宽带网络收入将达到每年300亿美元。
“星链”计划自身还存在诸多问题。从技术层面看，轨道上的星座铺设、星地之间通信载荷、卫星间的通信干扰，以及地面信号干扰阻塞、天地间信息网络的统一组网协议等大量难题，目前仍然亟需得到克服和解决。从全球组网的可行性看，大规模卫星发射以及连续地面站建设，需要得到所在国的准许与协同，提供覆盖全球的卫星互联网服务也因此道阻且长。
“星链”计划带来的
冲击和影响
低轨卫星通信使通信产业形成竞争新格局。首先，“星链”的太空组网模式打破了地面通信系统的局域网、城域网和主干网等惯有模式。其次，低轨卫星通信是海上、南北极、荒漠等不适宜架设地面基站地区的优质通信选择。卫星移动通信与地面移动通信的融合将真正打造出一个覆盖全球的通信网络。再次，随着卫星通信服务的推广和应用成本的不断下降，卫星通信业务在全球通信业务中的占比将得到提升，使用卫星通信的行业用户和个人用户也将更多。不过，卫星互联网是否具有成本竞争优势目前还不得而知，部署完成后其是否具有商业竞争力也是一个未知数。太空探索技术公司预计，整个“星链”项目耗资至少在100 亿美元，后续的网络维护、卫星维修回收等费用巨大。无论数据传输速度还是网络延时方面，5G网络都比现有的卫星通信更胜一筹。随着卫星互联网的成熟与普及，卫星互联网和现有地面互联网的关系，很可能会由互补关系转变为竞争替代关系。
低轨卫星通信为互联网产业带来了新的增长极。目前全球仍然有超过30 亿人无法使用互联网服务，地面通信在偏远农村、山区、沙漠、戈壁地区和飞机、船舶上仍存在盲区。而低轨卫星通信网能够解决这一问题，使人们在偏远地区也能随时随地上网，从而带来大量的新增用户群。低轨卫星通信延展了地面网络的空间维度，能够用于海洋运输、极地探测、远洋渔业、航空高铁客运和应急通信等领域，带来新的互联网应用场景和服务模式。卫星通信网络可以天然累积海洋/航空运输、航洋渔业、旅游等行业综合数据，为实时信息采集与产业数据分析提供大数据服务。卫星运营商可通过构建集群卫星网络，提供创新的互联网服务，与传统互联网企业开展竞争。换言之，互联网产业的竞争格局或将重新洗牌。
低轨卫星通信将加剧频谱资源的竞争问题。在通信领域，由于相近频率间会产生信号干扰，原则上不同的卫星通信系统不能使用相同频率。我国的“北斗”系统曾抢先发射卫星，使用了欧洲“伽利略”系统原计划使用的频率。实际上，卫星通信频谱资源存量本身已非常紧张：一方面，低轨卫星覆盖全球，频率协调难度较大，可用频段较少;另一方面，5G网络向毫米波段发展，新开放的频段与互联网卫星使用频率接近，可能导致信号干扰和阻塞。按照频谱资源先用先得的国际惯例，一旦一个公司的大规模卫星网络组网完成，留给其他卫星网络计划的频谱和空间就会大幅减少。为了占得先机，各公司都会抢发卫星以抢占频谱使用主动权，卫星通信的竞争也将日益加剧。
“星链”计划带来的其他影响。火箭回收技术的成熟和卫星的大规模应用，势必引发小型卫星研发制造的新一波热潮，卫星资源的军民融合应用将进一步加快，卫星通信行业、商用航天产业也将进入快速发展期。但与此同时，它也可能带来一系列的负面影响，比如，对近红外天文观测、地球气象监测、地质勘探遥感带来干扰，产生过量的“太空拥堵”和“太空垃圾”，密集低空卫星群被用作军事用途进而引发信息安全和国家安全问题等。
几点启示
积极开展太空方面的国际合作。在外层空间开展探索活动进行国际合作与交流非常必要，建议我国积极参与太空国际规则的制定和太空机制的构建，与其它参与国共同协商分配卫星的频率和轨道资源，保障信息通信安全。同时，还应加快制定我国的卫星互联网技术与产业发展路线图和应用时间表，设立行业申请準入制度，探索制定与太空通信管理相关的法规、政策和行业标准，尽量避免卫星资源的浪费和重复投资，保障卫星通信用户的优质网络体验。
加速频谱规划与研究管理。一方面，面对有限的频谱资源和快速增长的频谱使用需求，应加快技术创新，积极开发适用于低轨卫星的优质频谱资源，避免被国外公司抢占先机。另一方面，还应研究卫星通信频谱与5G毫米波频谱、低轨卫星通信频谱与高轨卫星通信频谱重叠部分带来的信号干扰和阻塞等问题，科学有效地分配调整和管控频谱资源，进一步提高频谱的利用率。
开展卫星通信在重点领域的应用示范。推动卫星互联网在海洋渔业、两极探测、偏远地区、军事领域的示范应用，开拓新兴应用领域，总结应用经验，以点带面扩大行业应用范围。制定卫星通信技术标准和规范，积极开展测试认证工作，打造健全的产业生态和更好的发展应用环境。构建商用卫星准入制度，尽量避免卫星资源的浪费和重复投资，保障卫星通信用户的优质网络体验。
