衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)需化解三大難題

本報特約記者　武彥　本報記者　馬俊

盡管近來在太空領(lǐng)域頗出風(fēng)頭的美國太空探索技術(shù)（SpaceX）公司時常有驚人之作，但該公司這次拿出的大手筆仍讓世界為之震撼——太空探索技術(shù)公司將與谷歌公司攜手發(fā)射700顆近地衛(wèi)星，建立覆蓋全球的廉價網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。該公司此前透露的計劃更為宏大，將用5年時間花費(fèi)至少100億美元建立一個約4000顆小型衛(wèi)星組成的全球通信衛(wèi)星系統(tǒng)，提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。這種看上去美好的構(gòu)想當(dāng)真距離我們?nèi)绱酥?？《環(huán)球時報》記者22日就此采訪了中國航天專家。

據(jù)美國《洛杉磯時報》21日報道，太空探索技術(shù)公司得到谷歌公司和富達(dá)基金的10億美元融資后，將大力推動一個專門針對拓寬互聯(lián)網(wǎng)可用性的衛(wèi)星研發(fā)項目。太空探索技術(shù)公司創(chuàng)始人艾倫·馬斯克透露，計劃發(fā)射的700顆低軌衛(wèi)星將組成一個覆蓋全球的星座，其中每顆衛(wèi)星重量不超過250磅(113.5公斤)，體積相當(dāng)于目前最小通訊衛(wèi)星的一半。按照設(shè)想，這個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可以讓傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)無法到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)也能廉價且快速地上網(wǎng)。

一名中國航天專家告訴《環(huán)球時報》記者，目前各國通信衛(wèi)星分兩類，其中大型通信衛(wèi)星主要在地球靜止軌道運(yùn)行，只需要一顆這樣的通信衛(wèi)星就能覆蓋40%的地球表面，使覆蓋區(qū)內(nèi)的地面、海上、空中的通信站能相互連通，但因為這類衛(wèi)星運(yùn)行軌道距離地面較遠(yuǎn)，存在信號延遲和強(qiáng)度衰減的問題，而且地球靜止軌道能同時運(yùn)行且不相互干擾的衛(wèi)星總數(shù)有限（約250-300顆），因此各國紛紛將通信衛(wèi)星的下一步發(fā)展瞄準(zhǔn)近地衛(wèi)星。不過單顆近地衛(wèi)星覆蓋的面積有限，要保證通訊連貫，就需要由多顆近地衛(wèi)星組成星座。從這點上說，太空探索技術(shù)公司的計劃完全符合未來發(fā)展趨勢，它相當(dāng)于把地面的數(shù)據(jù)交換機(jī)、網(wǎng)線和基站搬到太空中，可以擺脫偏遠(yuǎn)地區(qū)地面基礎(chǔ)設(shè)施的限制。事實上太空中已有類似用途的衛(wèi)星群。例如谷歌公司參與投資的O3B衛(wèi)星星座已于2014年開始運(yùn)營，該星座現(xiàn)由8顆衛(wèi)星組成，運(yùn)行在約8000公里的中軌道，可為整個非洲大陸、拉丁美洲大半部、中東、東南亞、澳洲與太平洋各島的廣闊區(qū)域提供高速網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

該專家表示，與O3B衛(wèi)星相比，太空探索技術(shù)公司的規(guī)劃更為宏大，需要克服的技術(shù)難題更多。無論是700顆衛(wèi)星還是4000顆衛(wèi)星，數(shù)量都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)星座，例如“銥星”系統(tǒng)由66顆衛(wèi)星組成，“全球星”為48顆，因此太空探索技術(shù)公司要提供廉價網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，首先面臨的難題就是如何盡可能降低衛(wèi)星成本。盡管該公司選擇用較便宜的小型衛(wèi)星，但現(xiàn)有小型衛(wèi)星的低成本優(yōu)勢，付出的代價是壽命短、性能單一。要在這類衛(wèi)星上集成復(fù)雜的通信接收和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，還需期待在微機(jī)電等技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)重大突破，才有望在小型化的同時實現(xiàn)衛(wèi)星成本的大幅降低。此外龐大數(shù)量的衛(wèi)星星座運(yùn)營管理成本也不容忽視。

第二個難題是“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”能否提供足夠的帶寬。隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來，各種圖片、視頻等大數(shù)據(jù)文件的傳輸要求越來越普遍，相比之下，現(xiàn)有的衛(wèi)星通信帶寬存在瓶頸。即便是擁有專用“全球?qū)拵l(wèi)星通信系統(tǒng)”的美軍，也時常難以滿足區(qū)區(qū)幾十架無人機(jī)實時視頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。因此現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更多只是作為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的補(bǔ)充。例如“銥星”系統(tǒng)只能傳輸經(jīng)過壓縮的郵件或低像素圖片，無法瀏覽網(wǎng)頁，更不用說視頻聊天，它主要是在無手機(jī)信號區(qū)域提供緊急聯(lián)絡(luò)，而O3B現(xiàn)有8顆衛(wèi)星的總帶寬為84Gbps，主要限定為太平洋島嶼等人口稀少的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。太空探索技術(shù)公司希望用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)逐漸取代地面的路由器光纖骨干網(wǎng)，這顯然在技術(shù)上仍需時日。

第三個難題則是衛(wèi)星的管理問題。在近地軌道新增數(shù)百上千顆小型衛(wèi)星，首先需要解決監(jiān)管障礙，包括如何與其他衛(wèi)星協(xié)調(diào)，避免衛(wèi)星相互干擾。此外通常小型衛(wèi)星壽命最短的只有幾周，長的也不過幾年。依靠一箭多星技術(shù)，太空探索技術(shù)公司在幾年內(nèi)完成700顆衛(wèi)星的發(fā)射并不難，但隨之而來的大量衛(wèi)星壽命到期的報廢問題卻難以處理。它們很可能成為漂浮在近地軌道上的太空垃圾，威脅其他衛(wèi)星的安全。

不過該專家也表示，太空探索技術(shù)公司的“龍”飛船、“獵鷹”運(yùn)載火箭都打破了國際航天界的預(yù)測，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)或許能再次給世界一個驚喜。▲