“星鏈”計(jì)劃如何改變未來互聯(lián)網(wǎng)

美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX公司）于北京時(shí)間16日再次將60顆“星鏈”衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道。美國(guó)“太空飛行”網(wǎng)站16日稱，目前累計(jì)發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星數(shù)量多達(dá)1145顆，它們已向美國(guó)北部和加拿大的上萬用戶提供高速上網(wǎng)服務(wù)。這種被部分美國(guó)媒體吹捧為“改變世界連接方式”的新型互聯(lián)網(wǎng)（如圖），影響到底會(huì)有多大？

地球軌道能容納多少衛(wèi)星

報(bào)道稱，這是SpaceX公司正式發(fā)射的第19批“星鏈”衛(wèi)星，如果算上2018年2月發(fā)射的兩顆測(cè)試衛(wèi)星，累計(jì)發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)多達(dá)1145顆。按照計(jì)劃，該公司還將在本月內(nèi)再完成兩次發(fā)射，使衛(wèi)星數(shù)量增加到1265個(gè)。但這仍遠(yuǎn)不是“星鏈”計(jì)劃的全部。為了達(dá)到“在地球上任何地點(diǎn)可接入高速互聯(lián)網(wǎng)”的目標(biāo)，SpaceX公司將發(fā)射多達(dá)1.2萬顆衛(wèi)星，并申報(bào)再增加3萬顆衛(wèi)星，使衛(wèi)星總量達(dá)到4.2萬顆。

《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者注意到，類似“星鏈”這樣的巨型衛(wèi)星星座計(jì)劃并不罕見。去年申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)的互聯(lián)網(wǎng)公司一網(wǎng)（OneWeb）已透露將把星座組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量增加至4.8萬顆。亞馬遜公司首席執(zhí)行官貝索斯也宣布將發(fā)射由3236顆衛(wèi)星組成的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座。這些看似瘋狂的計(jì)劃不由引起人們的擔(dān)憂：地球軌道上能容納這么多衛(wèi)星而不發(fā)生沖突嗎？

接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪的一名中國(guó)航天專家17日表示，由于運(yùn)行高度的不同，地球軌道能容納的衛(wèi)星數(shù)量也不一樣。在200-2000公里的近地軌道上，能容納的衛(wèi)星數(shù)量大約在6萬顆左右。隨著技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星間隔可以進(jìn)一步縮小，這意味著能容納更多衛(wèi)星。但另一方面，衛(wèi)星除了占用軌道空間外，還可能因距離太近導(dǎo)致信號(hào)相互干擾，因此在使用的頻率資源上也產(chǎn)生激烈競(jìng)爭(zhēng)。例如在距離地球3.6萬公里的靜止軌道上只容納了約400顆衛(wèi)星就已經(jīng)非?！皳頂D”了。而國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)衛(wèi)星軌道和頻率的分配原則是“先申報(bào)先使用”。為此國(guó)外這些互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座動(dòng)輒就申報(bào)成千上萬顆衛(wèi)星的重要原因就是展開太空“圈地運(yùn)動(dòng)”，從而穩(wěn)固地壟斷軌道資源。

用衛(wèi)星高速上網(wǎng)靠譜嗎？

SpaceX公司宣稱，“星鏈”計(jì)劃的目標(biāo)將向農(nóng)村地區(qū)和尚未使用高速寬帶的世界其他地區(qū)提供廉價(jià)的高速上網(wǎng)服務(wù)。但用戶并不能直接用手機(jī)或電腦連上衛(wèi)星，而是首先需要花費(fèi)499美元申請(qǐng)“星鏈”天線套件，并以每月99美元的價(jià)格訂購(gòu)上網(wǎng)服務(wù)。測(cè)試顯示，目前用戶的平均下載速度為50-150Mbps，延遲為20-40毫秒。SpaceX公司宣稱，隨著未來在軌衛(wèi)星的數(shù)量增加，用戶將有更好的上網(wǎng)體驗(yàn)。

中國(guó)航天專家表示，理論上講，提供服務(wù)的衛(wèi)星數(shù)量越多，用戶獲得的上網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量越好。但另一方面，“星鏈”發(fā)射更多衛(wèi)星的前提是有更多用戶使用，屆時(shí)通信帶寬分?jǐn)偟矫總€(gè)用戶頭上到底是多還是少，目前還很難說。此外，考慮到用戶并非均勻分布在地面上，而是往往在居住區(qū)集中居住，因此帶寬被分?jǐn)偤蟮纳暇W(wǎng)體驗(yàn)可能更差。

事實(shí)上，如何平衡衛(wèi)星組網(wǎng)成本和用戶體驗(yàn)一直是類似互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座項(xiàng)目的頭等難題。一網(wǎng)就是因?yàn)橐靶倪^大，試圖一開始就瞄準(zhǔn)全球組網(wǎng)而最終破產(chǎn)。谷歌公司和臉書公司用高空氣球和長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)替代衛(wèi)星，組成全球互聯(lián)網(wǎng)的努力也因?yàn)橥瑯拥脑蚨嗬^宣告失敗。

中國(guó)專家表示，目前業(yè)內(nèi)比較公認(rèn)的觀點(diǎn)是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座存在自身局限性，很難完全取代地面通信基站。它更適合與地面基站相互補(bǔ)充：在人群密集的城市地區(qū)，地面基站可以保證上網(wǎng)質(zhì)量；在人煙稀少的山區(qū)、沙漠或海洋，布置地面基站的成本過高，利用互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星可以低成本地保證網(wǎng)絡(luò)通信，而這些地區(qū)稀少的用戶群也不會(huì)對(duì)上網(wǎng)體驗(yàn)造成太大影響。

全球天文學(xué)家憤怒了

“星鏈”計(jì)劃面臨的麻煩還遠(yuǎn)不止限于成本問題。隨著越來越多的衛(wèi)星被送入近地軌道，全球天文學(xué)家憤怒了。美國(guó)“太空”網(wǎng)站稱，天文觀測(cè)最怕光污染干擾，天文臺(tái)大都遠(yuǎn)離城市，建在山巔或海島之上。但天文臺(tái)躲得過地面光無污染，卻躲不過天上衛(wèi)星的反射光。天文學(xué)家用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)遙遠(yuǎn)天體時(shí)，往往需要進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間曝光，“星鏈”衛(wèi)星在空中集體飛過，帶來的影響幾乎是災(zāi)難性的。

面對(duì)全球天文學(xué)家的集體控訴，SpaceX公司宣稱將為后續(xù)衛(wèi)星增加遮陽(yáng)板，以降低由此帶來的光污染。但根據(jù)天文學(xué)家的后續(xù)反饋，這種措施的效果很差。

此外，“星鏈”衛(wèi)星的壽命僅有5年。此前有報(bào)道稱，目前已有至少47顆衛(wèi)星脫離軌道，墜入大氣層中燒毀。雖然SpaceX公司宣稱“星鏈”衛(wèi)星壽命到期后會(huì)利用推進(jìn)器自行進(jìn)入低軌道，迅速進(jìn)入大氣層燒毀，不會(huì)成為太空垃圾。但考慮到整個(gè)“星鏈”計(jì)劃將包含4.2萬顆衛(wèi)星，意味著每年都會(huì)有數(shù)千顆衛(wèi)星需要離軌自毀，如何確保如此巨大的廢棄衛(wèi)星不會(huì)變成地球周圍的太空垃圾至關(guān)重要?！?/p>

（陳山）