美国SpaceX已部署近600颗“星链”卫星却存在五大局限

2020年8月9日，美国SpaceX公司宣布已经成功发射并部署了第十批“星链”卫星。到目前为止，通过10次发射， Spacex已经实现成功部署总共595颗“星链”卫星（其中2颗失效），成为全球最大的商业卫星网络拥有者，据估计将在2020年末期为美国和加拿大客户提供在轨应用服务，2021年再将服务区域扩大到全球其他地区。星链计划作为低轨卫星星座，最终目标是形成一个低成本、全覆盖的天基全球通讯系统，也计划向科研组织和军方提供卫星服务。

“星链”计划的本质

“星链”计划的本质其实就是低轨通信星座，其概念其实已经提出多年。摩托罗拉在上世纪90年代就提出了近地轨道卫星组建无线通信网络的概念，提出了“铱星计划”，原计划由77颗卫星（实际为66颗）构建，共耗资超过50亿美元，可提供全球范围内的电话通信业务然而由于当时地面2G网络已经逐渐发展成熟，用户数量与日俱增，相比之下铱星计划的总用户数刚刚超过5万，远远少于盈亏平衡所需的60多万用户，严重入不敷出，最终在1999年8月宣告破产，后来被美国国防部接手。

从卫星的原理和功能上，星链计划和铱星计划其实相差不大，两者的区别在于：一是，铱星为用户提供语音通信这类“窄带”服务，而“星链”专门为用户提供上网连接服务这类“宽带”服务；二是，“星链”计划的卫星数量更多，量产成本更低，猎鹰9号火箭重复使用发射成本更低。

“星链”计划的局性

正是由于“星链”计划本身作为低轨道通信星座的本质，决定了“星链”计划会有很多应用限制，具体如下：

*一是，便携手机无法直连。*由于“星链”卫星工作在Ka、Ku和V波段，与日常手机上的WIFI不是一个频段，因此“星链”无法实现手机直连，需要有专门的接收终端，且无法集成到目前的便携手机中，这是日常使用上一个巨大的限制。马斯克更早时候就曾坦言，地面人员在使用“星链”的专用路由器后才能成功享用“星链”WIFI功能。

*二是，室内无法直接使用。*由于卫星通讯信号无法穿透钢筋水泥等建筑物，甚至下雨时雨水也会隔断信号，因此卫星电话在室内不能正常接收到卫星信号，这是日常使用上另一个巨大的限制，必须通过外接专门的卫星天线将信号引入室内，天线尺寸约0.48米，安装在屋顶或屋外，并需要对准开阔的天空

*三是，通信时延仍不够低。*由于“星链”卫星是轨道高度340km～1300km的低轨卫星，距离地面更近，信号传输的时延可达到15ms～20ms，与有线互联网水平相当，虽然比轨道高度6000km的地球同步卫星的250ms时延已经小了一个数量级，但还是远高于地基5G无线通信的1ms时延，对于无人驾驶等对时延要求苛刻的应用场景无法应用，可以与5G网络实现互补，实现万物互联和全球覆盖。

四是，高速通信用户数量受限。“星链”单颗卫星的设计带宽大小为17～20Gbps，42000颗卫星全部部署完成后总带宽就是84万Gbps，若按5G入门标准上网速度1Gbps计算，仅能同时供84万用户使用，若降到4G标准的100Mbps，能同时供84万用户使用；这就意味着仅能提供给全球部分或高端用户使用，无法成为全球范围内的大众化通信网络。

*五是，融资压力和盈利挑战巨大。*从成本角度来看，“星链”计划总共发射的数量巨大，一颗卫星的成本约100万美元，42000颗卫星光造价就是420亿美元，按理想情况猎鹰9号火箭重复使用10次，单次发射成本为1000万美元，700次发射费用约70亿美元，再加上部署后的维修，以及定期的扩张网络与更换卫星，保守估计整个“星链”计划的研制、部署和维持需要耗资高达1000～2000亿美元以上，Spacex是否能够融到足够资金支持这样的高成本投入是一个疑问。在需要投入如此巨额的费用的情况下，如何盈利又成为一个问题，如上面分析，星链有各种应用限制，注定无法成为全球普罗大众日常使用的通信网络，主要用户群仍然是有特殊通信需求的少数用户的美国军方。前车之鉴就摆在眼前， OneWeb成立之初就成为马斯克最有力的竞争对手，也是通过卫星组网的方式实现天地无线通信，但在发射74颗卫星、创始以来逛花30多亿美元后，账面上依然未有盈利，再加上疫情影响新的融资无望，今年三月份已宣布破产，原计划的650颗卫星发射计划也被搁浅。

路漫漫其修远兮，尽管“星链”计划如火如茶的进展之中，但我们不得不看到“星链”计划仍有不少限制，发展过程也存在很多挑战。我国也该正视低轨道互联网卫星星座计划的优势和局限，加快部署适应我国发展需要的低轨道通信星座，在与强国的新一轮信息网络技术竞争迎头赶上。(作者 张洪礼)