柯伊伯星座：前世界首富的夢(mèng)想

文/嚴(yán)南舟

2022年4月5日，一個(gè)有史以來(lái)最大的商業(yè)航天發(fā)射訂單震驚整個(gè)航天界。亞馬遜公司將向聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟、藍(lán)色起源公司、阿里安空間公司購(gòu)買大約80次發(fā)射服務(wù)，以建設(shè)其低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座——柯伊伯星座。

▲ “柯伊伯”旨在打造第三個(gè)低軌道衛(wèi)星星座

本可和“星鏈”“一網(wǎng)”一爭(zhēng)高下

如果不是有這個(gè)重磅新聞突然爆出，人們險(xiǎn)些已經(jīng)忘了還有這樣一個(gè)星座計(jì)劃的存在。原來(lái)，在2019年4月，杰夫·貝索斯旗下的著名企業(yè)“亞馬遜”提出將在未來(lái)10年內(nèi)發(fā)射3236顆衛(wèi)星，以組建一個(gè)低軌道互聯(lián)網(wǎng)星座，為世界各地未得到服務(wù)和服務(wù)不足的社區(qū)提供低延遲、高速寬帶連接。這個(gè)項(xiàng)目稱為“柯伊伯（Kuiper）”。

當(dāng)時(shí)，太空探索技術(shù)公司的星鏈星座只在2018年發(fā)射了2顆試驗(yàn)衛(wèi)星——也就是“丁丁”。而當(dāng)時(shí)被看好的一網(wǎng)星座也只發(fā)射了6顆試驗(yàn)星。如果柯伊伯星座能及時(shí)趕上，不能說(shuō)和這兩個(gè)星座分庭抗禮吧，至少可以打得有來(lái)有去。

但到了2022年，“星鏈”已經(jīng)高速完成了1800顆衛(wèi)星組網(wǎng)，并且正以每個(gè)月2次的發(fā)射速度，創(chuàng)造堪稱瘋狂的奇跡。而“柯伊伯”什么進(jìn)展也沒(méi)有，甚至可以說(shuō)什么進(jìn)展都看不見(jiàn)。BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)的“一機(jī)坑兩箭”使得“新格倫”和聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的火神運(yùn)載火箭無(wú)法按時(shí)首飛，亞馬遜在2021年向聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟簽訂了購(gòu)買9發(fā)宇宙神5運(yùn)載火箭的合同后，在2022年4月再次訂購(gòu)了大量的運(yùn)載火箭，包括18枚阿里安6、38枚“火神”和12次“新格倫”發(fā)射（可再增加15次），同時(shí)還選擇了ABL航天公司的RS-1火箭在2022年底發(fā)射兩顆試驗(yàn)星KuiperSat-1和KuiperSat-2?！翱乱敛苯o予聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的訂單包括新建一座運(yùn)載火箭發(fā)射平臺(tái)和一座垂直總裝大樓，以加快火神火箭發(fā)射“柯伊伯”衛(wèi)星的頻率，而“柯伊伯”選擇的這些火箭目前均未首飛。看來(lái)前世界首富貝索斯要下血本對(duì)抗現(xiàn)首富馬斯克的星鏈低軌互聯(lián)網(wǎng)星座了。

那么，為什么貝索斯要選擇在低軌互聯(lián)網(wǎng)星座上繼續(xù)對(duì)抗馬斯克的“星鏈”，而又為什么要在這個(gè)節(jié)點(diǎn)上急急忙忙地簽訂大量的一次性火箭發(fā)射合同呢？

“柯伊伯”項(xiàng)目的初衷

▲亞馬遜總裁杰夫·貝索斯

▲ 亞馬遜為其“柯伊伯項(xiàng)目”寬帶星座研發(fā)的Ka波段天線示意圖

▲ “柯伊伯”的工程師在測(cè)試相控陣終端

“柯伊伯”項(xiàng)目旨在建立一個(gè)低地球軌道衛(wèi)星星座，該星座能夠?yàn)槭澜绺鞯匚吹玫綄拵ЬW(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不足的區(qū)域提供可靠、可負(fù)擔(dān)的寬帶通信服務(wù)，包括固定衛(wèi)星服務(wù)(FSS)和移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)(MSS)。在這一點(diǎn)上它和“星鏈”“一網(wǎng)”有著相同的目標(biāo)，三者構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。“柯伊伯”項(xiàng)目將向世界各地?zé)o法獲得穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的客戶提供服務(wù)，如偏遠(yuǎn)地區(qū)工作的科學(xué)家和研究人員，提供救災(zāi)的救援人員（災(zāi)區(qū)的地基通信被摧毀的情況下），以及促使各種規(guī)模的公司將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)上。除了直接向客戶提供地面站服務(wù)外，“柯伊伯”能提供400Mbps的通信速率，和“星鏈”相當(dāng)?！翱乱敛表?xiàng)目還將為無(wú)線運(yùn)營(yíng)商提供回程解決方案，將5G服務(wù)擴(kuò)展到新的地區(qū)。這些項(xiàng)目共同將寬帶接入擴(kuò)展到美國(guó)和世界各地的更多家庭。

“柯伊伯” 項(xiàng)目技術(shù)副總裁表示：“我們正在進(jìn)行大量的創(chuàng)造，以有意義的價(jià)格向客戶提供快速、可靠的寬帶。像‘柯伊伯’這樣的低地球軌道寬帶星座系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，我們組建了一支世界級(jí)的工程師和科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，他們致力于實(shí)現(xiàn)我們對(duì)‘柯伊伯’項(xiàng)目的愿景，并為每個(gè)人保持一個(gè)安全、可持續(xù)的環(huán)境.。再加上‘亞馬遜’在網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施方面的深厚專業(yè)知識(shí)及其為如此龐大的事業(yè)提供資金的能力，我對(duì)可以為服務(wù)不足的社區(qū)提供良好服務(wù)感到樂(lè)觀。”

“柯伊伯”項(xiàng)目將在位于華盛頓州雷德蒙德市的全新研發(fā)設(shè)施中進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試，就在太空探索技術(shù)公司的“星鏈”研發(fā)設(shè)施附近?！皝嗰R遜”將在“柯伊伯”項(xiàng)目上投資超過(guò)100億美元，并且聲稱這項(xiàng)投資將在美國(guó)各地創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)和擴(kuò)展地面網(wǎng)絡(luò)，加速衛(wèi)星測(cè)試和制造。

▲ 測(cè)試中的“柯伊伯”終端陣面

“柯伊伯”的特色

“柯伊伯”將作為亞馬遜的子公司，也服務(wù)亞馬遜的業(yè)務(wù)。雖然在“柯伊伯”建成時(shí)，“星鏈”已經(jīng)提供了數(shù)年服務(wù)并且收割了大量的市場(chǎng)，但“亞馬遜”認(rèn)為，不同于“星鏈”需要尋找市場(chǎng)并且從不同的運(yùn)營(yíng)商之中獲取訂單，“亞馬遜”擁有龐大的市場(chǎng)。2022年，全球有超過(guò)2億人訂購(gòu)了“亞馬遜”的會(huì)員。這包括公司的在線視頻和音樂(lè)服務(wù)。將這些服務(wù)與“柯伊伯”衛(wèi)星寬帶服務(wù)捆綁在一起可以使該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)盈虧平衡?！皝嗰R遜”告訴美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)，消費(fèi)者對(duì)寬帶服務(wù)的需求“遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了迄今為止提出的所有非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的潛在容量，包括‘亞馬遜’的柯伊伯系統(tǒng)?！?/p>

“柯伊伯”的衛(wèi)星類似太空探索技術(shù)公司的“星鏈”系統(tǒng)，也部署在低傾角、低軌道上，使用相控陣天線，其第一批衛(wèi)星將部署578顆，覆蓋南北緯39°至56°的地區(qū)。隨后第二批衛(wèi)星將覆蓋中間赤道地區(qū)的空缺。3236顆衛(wèi)星中有784顆衛(wèi)星將部署在最低的590千米軌道上，另外1296顆衛(wèi)星將在高出20千米的軌道上運(yùn)作，而1156顆衛(wèi)星將在更高的630千米軌道上，總計(jì)覆蓋98個(gè)軌道面。

在空間安全方面，“柯伊伯”的衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命7年，并且也使用氪電推——壽命比“星鏈”的要久一些，并且“亞馬遜”宣稱失效的衛(wèi)星會(huì)在10年內(nèi)再入大氣層?！皝嗰R遜”表示，如果衛(wèi)星在預(yù)定的等待周期過(guò)后仍然無(wú)法聯(lián)系上地面站，它將自動(dòng)執(zhí)行退役程序。該退役過(guò)程包括降低軌道，然后耗盡電池，清空燃料管線和油箱，并確保充電電路永久關(guān)閉或熔斷以消除意外充電的風(fēng)險(xiǎn)。

▲ “柯伊伯”電推進(jìn)系統(tǒng)試車

“亞馬遜”表示，積極處置的衛(wèi)星應(yīng)在一年內(nèi)使用機(jī)載推進(jìn)器脫離軌道。每顆衛(wèi)星將預(yù)留約6.7千克的推進(jìn)劑，以在失聯(lián)后自行將軌道降低至350千米。計(jì)劃將柯伊伯衛(wèi)星發(fā)射到低于現(xiàn)有空間站的高度，并在將衛(wèi)星提升到目標(biāo)軌道之前在那里進(jìn)行系統(tǒng)檢查。 這一點(diǎn)也和“星鏈”一致。

柯伊伯衛(wèi)星將比“星鏈”的更小，“亞馬遜”宣稱它們會(huì)比“星鏈”更加廉價(jià)，但尚無(wú)法證明這一點(diǎn)。同樣的，“亞馬遜”暗示自己的用戶終端相比“星鏈”的更為便宜，而且體積更小，重量更輕，但目前尚未有公開(kāi)報(bào)道涉及這一點(diǎn)。

2020年7月31日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)正式批準(zhǔn)建設(shè)“柯伊伯”星座，但要求“亞馬遜”必須在2026年7月30日之前發(fā)射至少50%的衛(wèi)星以維持其授權(quán)，并在2029年7月30日之前完成整個(gè)星座發(fā)射。

但是，這個(gè)項(xiàng)目的遲滯，使得大部分人一度忘記了在瘋狂組網(wǎng)的“星鏈”和在夾縫中求生存的“一網(wǎng)”之外，還有另一個(gè)不缺錢但進(jìn)展緩慢的“柯伊伯”項(xiàng)目。