低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的全球競(jìng)爭(zhēng)與博弈

張銳

綜合權(quán)衡之下，未來(lái)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)最為激烈的競(jìng)爭(zhēng)很可能在美國(guó)、中國(guó)、歐盟與俄羅斯之間展開(kāi)。數(shù)據(jù)顯示，目前只有上述四大經(jīng)濟(jì)體擁有衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面設(shè)備以及運(yùn)營(yíng)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)集成能力。

除了在南北美洲、澳洲及歐洲等地積極布局海外活動(dòng)基地與落地支點(diǎn)外，埃隆·馬斯克旗下的太空探索技術(shù)公司（SpaceX）在亞洲地區(qū)安營(yíng)扎寨與圈城占地的腳步也顯著提速。SpaceX今年年初在首爾注冊(cè)成立的子公司將從第二季度開(kāi)始為韓國(guó)用戶提供Starlink（星鏈）衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，與此同時(shí)，SpaceX也與日本郵船海務(wù)集團(tuán)達(dá)成了合作協(xié)議，后者將在2023財(cái)年完成旗下全部船隊(duì)接入Starlink的工作。作為太空低域衛(wèi)星的率先布局者，SpaceX自創(chuàng)始以來(lái)從未間斷的進(jìn)攻姿態(tài)已經(jīng)將低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”）的全球競(jìng)爭(zhēng)一次又一次推向白熱化狀態(tài)。

上帝視角

根據(jù)運(yùn)行軌道距離海平面的高度，衛(wèi)星可以分為低軌衛(wèi)星、中軌衛(wèi)星和高軌衛(wèi)星，其中軌道位置在340—2000公里高度的為低軌衛(wèi)星。低軌衛(wèi)星之前，人類就已經(jīng)向太空發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，甚至只要3顆這樣的衛(wèi)星便可將通信信號(hào)覆蓋全球，只是無(wú)奈它們距離地表遠(yuǎn)達(dá)3.6萬(wàn)公里，信號(hào)傳遞中不僅存在著不短的時(shí)延，帶給地球人的體驗(yàn)相當(dāng)不爽，而且費(fèi)用也高得離譜，相比之下，低軌衛(wèi)星則不然。

處在同一軌道上的低軌衛(wèi)星分布于不同的頻段上，也就是說(shuō)各自運(yùn)行活動(dòng)的區(qū)間范圍不同，一般從低到高分列為C頻段、Ku頻段、Ka頻段與V頻段，頻段越高，意味著衛(wèi)星的位勢(shì)高，而位勢(shì)越高，帶寬就越大，可以覆蓋的面積就越廣，同時(shí)傳輸容量也要比前面的頻段大出許多。目前來(lái)看，全球低軌衛(wèi)星主要布局在Ku頻段和Ka頻段，而隨著相關(guān)技術(shù)瓶頸的逐漸破解，V頻段會(huì)越來(lái)越受到航空航天企業(yè)的青睞，這就意味著，未來(lái)每一顆低軌衛(wèi)星所輻射的范圍會(huì)更寬更廣。

當(dāng)然，活動(dòng)與作業(yè)于同一頻段的任何一個(gè)衛(wèi)星又都不是孤立封閉的，一定數(shù)量的衛(wèi)星還可以規(guī)模組網(wǎng)，由此組成了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。顧名思義，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)就是以通信衛(wèi)星為接入手段，其不同于分別以地面基站和光纜通信為媒介的移動(dòng)通信和光纜通信僅能向地面終端發(fā)射信號(hào)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)則可以同時(shí)向地面和空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，這些網(wǎng)狀般的衛(wèi)星如同一個(gè)漂浮在太空中的大號(hào)WIFI，只要地面與空中配備有終端接收系統(tǒng)，就能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)高速流暢上網(wǎng)，因此，廣覆蓋、低延時(shí)、高速率與低成本構(gòu)成了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的主要畫(huà)像，其所擁有的“上帝視角”優(yōu)勢(shì)不言而喻。

數(shù)據(jù)顯示，目前地球上約30億人口無(wú)法享受到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，他們或者居住在緯度不低的險(xiǎn)峻高山，或者棲息在海底電纜無(wú)法觸及的大洋小島，或者根本無(wú)法鋪（架）設(shè)光纖與基站的偏遠(yuǎn)地區(qū)，再算上海洋作業(yè)、科考探險(xiǎn)等人類行為可觸達(dá)但通信信號(hào)未能嚴(yán)密覆蓋的曠野地帶，至少還有70%的地表成為互聯(lián)網(wǎng)與通信信號(hào)覆蓋的盲區(qū)，不僅許多人的交際與觸及范圍受到極大限制，生活質(zhì)量無(wú)從談起，而且人類的野外科考、應(yīng)急救援等活動(dòng)及其成功率也受到重大影響，同時(shí)許多稀缺的礦產(chǎn)資源也難以發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行勘測(cè)與開(kāi)發(fā)，而借助衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，地球上再也不會(huì)出現(xiàn)通聯(lián)死角，更不會(huì)看到信息孤島，人類的生活足跡與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)得以打開(kāi)廣袤的延伸空間。

四大牽引力與驅(qū)動(dòng)力

全面地觀察，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際意義不只有便利通信、輔助導(dǎo)航以及遠(yuǎn)程遙感與觀測(cè)，更不局限于基于廣覆蓋功能而釋放出的科技力量普惠價(jià)值，作為人類的一道全新經(jīng)濟(jì)景觀，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)造出了一個(gè)由衛(wèi)星制造、火箭發(fā)射、地面設(shè)備和運(yùn)營(yíng)服務(wù)四大部分組成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，根據(jù)美國(guó)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）的研究報(bào)告，四部分價(jià)值構(gòu)成分別是5%、2%、51%和?42%。數(shù)據(jù)顯示，2022年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)杖氤^(guò)2800億美元，而摩根士丹利的報(bào)告預(yù)測(cè)，2040年全球太空經(jīng)濟(jì)的價(jià)值將達(dá)到1萬(wàn)億美元，其中衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將占市場(chǎng)增長(zhǎng)的50%，最樂(lè)觀的情況下可達(dá)70%，如此巨大的商機(jī)，任何一個(gè)相關(guān)聯(lián)的企業(yè)顯然都不想錯(cuò)過(guò)。

一個(gè)客觀事實(shí)是，產(chǎn)業(yè)鏈成本的下降也的確為更多市場(chǎng)主體加入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的布局陣營(yíng)創(chuàng)造了便利條件。從制造環(huán)節(jié)看，不同于傳統(tǒng)大衛(wèi)星通常采用專門(mén)化定制而產(chǎn)生出不菲的成本，低軌衛(wèi)星用的是小衛(wèi)星，走的是模塊化設(shè)計(jì)、柔性化生產(chǎn)和智能化制造的技術(shù)路線，同時(shí)采用流水線并行的生產(chǎn)方式，由此不僅可以顯著縮短衛(wèi)星設(shè)計(jì)與生產(chǎn)周期，同時(shí)大幅降低制造成本；不僅如此，在衛(wèi)星平臺(tái)環(huán)節(jié)，公用平臺(tái)與模塊化平臺(tái)的采用同樣可以縮短衛(wèi)星研制周期與降低研制成本，美國(guó)宇航公司給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是，使用模塊化衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)會(huì)使衛(wèi)星成本降低?29%；在火箭發(fā)射環(huán)節(jié)，一箭多星以及實(shí)現(xiàn)火箭回收已經(jīng)獲得了非常穩(wěn)定的技術(shù)與產(chǎn)品支持，由此不僅提高了資源利用率，也大大降低了發(fā)射成本。

更具引導(dǎo)與倒逼意義的現(xiàn)實(shí)題材是，俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)中“星鏈”所發(fā)揮出的強(qiáng)大作用必將驅(qū)動(dòng)各國(guó)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)地帶加速屯兵與布陣。據(jù)悉，SpaceX為烏克蘭提供了約1.2萬(wàn)套“星鏈”的終端接收裝置，雖然戰(zhàn)爭(zhēng)期間俄軍摧毀過(guò)對(duì)方地面上的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，但烏克蘭仍然通過(guò)“星鏈”實(shí)現(xiàn)了對(duì)軍事力量的整合與協(xié)同，并實(shí)施了有組織的抵抗，而更重要的是，星鏈提供的最強(qiáng)大指揮通訊網(wǎng)除了保證無(wú)人機(jī)、戰(zhàn)略轟炸機(jī)、航母戰(zhàn)斗群、核潛艇隨時(shí)能夠接收到命令外，更可對(duì)運(yùn)載火箭、巡航導(dǎo)彈展開(kāi)跟蹤和控制，在改變飛行器飛行路徑的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)算和預(yù)測(cè)，并完成有效攔截?？梢哉f(shuō)，“星鏈”大幅增強(qiáng)了烏克蘭的作戰(zhàn)能力，使得俄羅斯短時(shí)結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)的計(jì)劃一再推遲。

需要特別強(qiáng)調(diào)的是，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）已經(jīng)正式啟動(dòng)面向?2030年的6G研究工作，且將衛(wèi)星互聯(lián)納入網(wǎng)絡(luò)核心架構(gòu)也是6G建設(shè)最深的變革之一。6G通信技術(shù)不再是簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破，而是為了實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”這個(gè)終極目標(biāo)。同時(shí)，6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一個(gè)重大轉(zhuǎn)變是：從地面接入向空天地海泛在接入的轉(zhuǎn)變，需要支持天基、空基、地基多種接入方式，固定、移動(dòng)、衛(wèi)星多種連接類型。這樣，作為未來(lái)通信重要的基礎(chǔ)設(shè)施，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將不再是5G技術(shù)情景下的支援部隊(duì)與策應(yīng)力量，而是必然上升為6G網(wǎng)絡(luò)背景下的先鋒部隊(duì)與主力陣容，而緊跟通信技術(shù)與產(chǎn)品的迭代升級(jí)節(jié)奏，從而競(jìng)奪用戶與拓展市場(chǎng)將成為許多企業(yè)下注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略訴求。

馬斯克率先撬動(dòng)的美國(guó)生意

20世紀(jì)80年代起步的摩托羅拉公司“銥星”計(jì)劃成功發(fā)射了66?顆低軌衛(wèi)星，只是由于高昂成本約束以及當(dāng)時(shí)市場(chǎng)并沒(méi)有回應(yīng)出非常壯觀的需求，“銥星”僅存續(xù)了不到3年就銷聲匿跡。相比前輩，馬斯克手中的SpaceX則趕上了好時(shí)光。美國(guó)宇航局（NASA）除了讓SpaceX免費(fèi)使用軍用發(fā)射基地外，還以各種補(bǔ)貼形式直接供養(yǎng)輸血，同時(shí)不間斷地采購(gòu)服務(wù)，當(dāng)然，最為關(guān)鍵的還是SpaceX無(wú)論是資金、技術(shù)還是市場(chǎng)張力都身處一流。一方面，SpaceX獵鷹9號(hào)火箭目前一箭60星的發(fā)射奇跡可謂前無(wú)古人，并且無(wú)數(shù)次實(shí)現(xiàn)火箭回收復(fù)用，由此帶動(dòng)發(fā)射成本從最初的6000多萬(wàn)美元降低到如今的35萬(wàn)美元；另一方面，從衛(wèi)星制造到為低軌衛(wèi)星提供電力，再到火箭生產(chǎn)與發(fā)射以及運(yùn)營(yíng)服務(wù)，SpaceX都可自己操盤(pán)，其打造出的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈與垂直整合商業(yè)模式無(wú)人能及。

“星鏈”計(jì)劃至今已運(yùn)行了近九年時(shí)間，計(jì)劃在2027年之前向近空總共發(fā)射4.2萬(wàn)顆衛(wèi)星，分別布局在3層軌道上，三層網(wǎng)絡(luò)中離地球最遠(yuǎn)的衛(wèi)星只有1150公里，最近的僅340公里，信號(hào)從各自近地軌道傳輸?shù)降孛娣謩e只需3.3毫秒與1.02毫秒，各為同步軌道衛(wèi)星的1/36和1/117；而在網(wǎng)速方面，星鏈可提供至少1Gbps/秒的寬帶服務(wù)，同時(shí)還供給最高可達(dá)23Gbps/秒的超高速寬帶網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)顯示，截至目前SpaceX先后組批發(fā)射共76次，衛(wèi)星升空數(shù)量總計(jì)達(dá)到4105顆，排除失敗率，“星鏈”在軌衛(wèi)星3803顆，其中3756顆已進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

對(duì)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，熬過(guò)高投資，就是回報(bào)高光期。截至去年底，“星鏈”已有超過(guò)100萬(wàn)用戶，按100美元服務(wù)月費(fèi)計(jì)算，一年?duì)I收超10億美元。有機(jī)構(gòu)估算，星鏈目前發(fā)射的所有衛(wèi)星成本是6億美元，也就是說(shuō)，運(yùn)營(yíng)不到一年即可覆蓋成本，相比于旗下的新能源汽車、星艦計(jì)劃以及商業(yè)航天項(xiàng)目等，“星鏈”顯然成為馬斯克商業(yè)矩陣中的“金牛業(yè)務(wù)”，而且按照馬斯克的說(shuō)法，只要拿下全球通信市場(chǎng)份額的5%，每年的收入就能超過(guò)500億美元，同時(shí)《華爾街日?qǐng)?bào)》也幫馬斯克算了一筆賬：如果一切按照SpaceX計(jì)劃，預(yù)計(jì)到2025年，其衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的用戶將超過(guò)4000萬(wàn)，當(dāng)年收入就會(huì)達(dá)到300億美元。

但越是利潤(rùn)回報(bào)豐厚的地帶越能招徠資本的集群進(jìn)入與瘋狂追逐，因此，除SpaceX“星鏈”計(jì)劃之外，亞馬遜也推出了“柯伊伯項(xiàng)目”計(jì)劃，擬投入數(shù)十億美元發(fā)射3236顆近低軌道衛(wèi)星，與此同時(shí)，國(guó)際著名飛機(jī)設(shè)備制造商波音公司計(jì)劃9年內(nèi)向太空近地軌道發(fā)射147顆衛(wèi)星，火箭制造商Astra也在積極部署名下1.36萬(wàn)顆衛(wèi)星組成的太空網(wǎng)絡(luò)。從計(jì)劃安排看，亞馬遜與波音瞄準(zhǔn)的是V頻段，SpaceX所要深耕的是Ku頻段與Ka頻段，而鑒于V頻段位置優(yōu)勢(shì)，“星鏈”計(jì)劃也向美國(guó)通信委員會(huì)遞交了增加V波段衛(wèi)星投放的申請(qǐng)，美國(guó)航天航空巨頭的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)呈正面肉搏之勢(shì)。

大國(guó)之間的搶跑

對(duì)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，軌道和頻譜均不可再生，而且ITU奉行的基本原則是“先登先占，先占永得”的規(guī)則，也就是誰(shuí)申報(bào)注冊(cè)得早，某個(gè)軌道位置、頻率就歸誰(shuí)。因此，不管是為了搶占目前的星座位置還是頻段資源，還是競(jìng)奪未來(lái)的產(chǎn)業(yè)商機(jī)，主要國(guó)家都正在全力支持與推動(dòng)本國(guó)航空航天企業(yè)鉚足勁地朝著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)地帶邁進(jìn)，并在國(guó)內(nèi)開(kāi)足馬力鍛造與做強(qiáng)衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射以及衛(wèi)星服務(wù)與地面設(shè)備布局的綜合技術(shù)能力，低軌衛(wèi)星已經(jīng)成為新一輪科技革命的競(jìng)技場(chǎng)。

根據(jù)ITU的測(cè)算，近地軌道衛(wèi)星總?cè)萘考s為6萬(wàn)顆，目前無(wú)論是航空航天企業(yè)自身資金與技術(shù)能力，還是國(guó)家宇航局可以調(diào)配的資源與服務(wù)能力，美國(guó)對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的爭(zhēng)奪無(wú)疑占據(jù)著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，如果SpaceX、亞馬遜、Astra和波音公司組成的強(qiáng)大衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)編隊(duì)如期實(shí)現(xiàn)了各自的計(jì)劃，美國(guó)將霸占衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)90%以上的空間，其中僅“星鏈”就占據(jù)了超四成的空域。只是在資源極為緊缺以及美國(guó)捷足先登的倒逼之下，全球其他國(guó)家也加快了開(kāi)疆拓土的步伐。

歐洲議會(huì)前不久通過(guò)了名為安全連接計(jì)劃提案，旨在到2027年部署一個(gè)歐盟擁有的通信衛(wèi)星群，同時(shí)日本也提出建設(shè)一個(gè)用于自衛(wèi)目的的“衛(wèi)星集群”系統(tǒng)，另外，俄羅斯一項(xiàng)名為“球體”的多功能衛(wèi)星系統(tǒng)項(xiàng)目也包含一個(gè)由288顆衛(wèi)星構(gòu)成的低軌通信星座，韓國(guó)政府發(fā)布了未來(lái)10年建設(shè)100顆微小衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座計(jì)劃。企業(yè)方面，英國(guó)的衛(wèi)星服務(wù)提供商O(píng)neWeb?已經(jīng)將300多顆衛(wèi)星發(fā)送到了低軌Ku頻段，加拿大通信運(yùn)營(yíng)商Telesat也在研究構(gòu)建由298顆衛(wèi)星組成的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)并獲得了加拿大政府高達(dá)12億美元的注資，同時(shí)韓國(guó)三星公司也拋出了由4600顆微小衛(wèi)星組成的互聯(lián)網(wǎng)星座藍(lán)圖。

作為未來(lái)?yè)屨夹l(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)陣地的戰(zhàn)略之舉，中國(guó)已向ITU提交了布局衛(wèi)星總量1.3萬(wàn)顆的低軌道星座與頻譜申請(qǐng)，與此相聯(lián)動(dòng)，國(guó)內(nèi)組建出的中國(guó)航天科工集團(tuán)、中國(guó)航天科技集團(tuán)和中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)三大特種勁旅分別推出了“虹云工程”“鴻雁星座”與“星網(wǎng)工程”三大戰(zhàn)略運(yùn)營(yíng)計(jì)劃；另外，中國(guó)還有“銀河Galaxy”計(jì)劃，該計(jì)劃由民營(yíng)企業(yè)推動(dòng)，總共發(fā)射2800顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星。值得注意的是，今年9月中國(guó)將發(fā)射第一個(gè)近低軌衛(wèi)星，隨后可能一發(fā)不可收拾，至2027年低軌衛(wèi)星成功發(fā)射數(shù)量將達(dá)3900多顆，2030年突破6000顆。

來(lái)自ITU的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前各國(guó)提交的低軌道衛(wèi)星發(fā)射申請(qǐng)超過(guò)6?萬(wàn)份，只是按照ITU所要求的先申報(bào)先使用總原則，一國(guó)申報(bào)后?7?年內(nèi)必須發(fā)射衛(wèi)星啟用所申報(bào)的資源，否則自動(dòng)失效，9?年內(nèi)必須投放申報(bào)衛(wèi)星總數(shù)的?10%，12年內(nèi)必須投放申報(bào)衛(wèi)星總數(shù)的?50%，14?年內(nèi)完成全部投放，綜合權(quán)衡之下，未來(lái)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)最為激烈的競(jìng)爭(zhēng)很可能在美國(guó)、中國(guó)、歐盟與俄羅斯之間展開(kāi)。數(shù)據(jù)顯示，目前只有上述四大經(jīng)濟(jì)體擁有衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面設(shè)備以及運(yùn)營(yíng)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)集成能力，同時(shí)歐美、中國(guó)與俄羅斯還可以獨(dú)立發(fā)射航天空間站，簡(jiǎn)言之，只有上述四大經(jīng)濟(jì)體才具備的一箭多星的發(fā)射與運(yùn)載能力，同時(shí)具備在全產(chǎn)業(yè)鏈降低衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)總成本的能力，相比之下，全球更多的國(guó)家未來(lái)只能租用歐美、中國(guó)與俄羅斯手上的低軌衛(wèi)星頻道與資源。

（作者系中國(guó)市場(chǎng)學(xué)會(huì)理事、經(jīng)濟(jì)學(xué)教授）