“星鏈”衛(wèi)星通信系統(tǒng)研究綜述

鄭貞?楊靜

摘 要｜本文主要結合“星鏈”衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設發(fā)展的背景，從“星鏈”計劃的基本內容及特點、軍事應用研究及其挑戰(zhàn)等方面梳理總結了國內外學者對該系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并指出該系統(tǒng)在軍事方面的應用尤其值得關注。

關鍵詞｜“星鏈”；應用研究；前景研究

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1 “星鏈”計劃的基本內容

隨著航天技術的飛速發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在軍事、民用等領域的應用越來越廣泛。然而，傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)在某些方面仍存在一定的局限性，如傳輸速率、延遲、覆蓋范圍等問題。為了解決這些問題，SpaceX公司提出了“星鏈”計劃，旨在構建一個全球覆蓋、高速傳輸、低延遲的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務系統(tǒng)。該計劃具有廣泛的應用前景和市場潛力，尤其在軍事領域具有重要的意義。

“星鏈”計劃作為近年來全球太空前沿技術的引領者之一，已得到國內外學界的關注與研究?，F(xiàn)階段國內有關“星鏈”通信系統(tǒng)的研究主要聚焦“星鏈”計劃的基本內容、“星鏈”計劃的特點、“星鏈”計劃的發(fā)展前景和影響、“星鏈”在軍事領域的應用以及“星鏈”計劃帶來的挑戰(zhàn)這五個方面展開。

“星鏈”計劃的基本內容是發(fā)射數(shù)萬顆衛(wèi)星組成星座，構建一個覆蓋全球的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務系統(tǒng)。具體來說，這個計劃包括以下幾個主要方面。

（1）衛(wèi)星的發(fā)射和組成

計劃發(fā)射數(shù)萬顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星將被送入地球低軌道，形成一個龐大的衛(wèi)星網(wǎng)絡。這些衛(wèi)星將通過運載火箭進行發(fā)射，并且需要在太空中進行組裝和調試。

（2）構建網(wǎng)絡

每顆衛(wèi)星都配備有太陽能電池板、電子設備、天線等必要的設備，并且能夠通過地面站與其他衛(wèi)星進行通信。這些衛(wèi)星將協(xié)同工作，形成一個互相連接的衛(wèi)星網(wǎng)絡，為全球用戶提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務。

（3）提供服務

用戶可以通過衛(wèi)星接收器接收來自衛(wèi)星的信號，并且通過互聯(lián)網(wǎng)連接訪問各種網(wǎng)絡服務。這些服務包括但不限于視頻通話、在線游戲、流媒體播放等。

（4）覆蓋范圍和連接質量

“星鏈”計劃的目標是提供全球覆蓋、高速傳輸和低延遲的互聯(lián)網(wǎng)接入服務。這個計劃的實現(xiàn)將極大地改善全球通信狀況，特別是在偏遠地區(qū)和災難發(fā)生時，將能夠提供更加可靠和穩(wěn)定的通信服務。此外，“星鏈”計劃還可以為其他領域提供支持，如軍事、應急救援、農業(yè)、教育和醫(yī)療等。

總的來說，“星鏈”計劃是一項具有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的航天項目，它的實現(xiàn)將極大地改變全球通信格局，為人類帶來更多的便利和機會。

關于“星鏈”計劃的基本內容，孔超等人認為，一旦按計劃完成全部部署，該項目入軌衛(wèi)星總數(shù)就會是目前全球所有國家在軌運營衛(wèi)星數(shù)的近六倍，成為迄今為止人類能夠提出的規(guī)模最大的星座項目，會對未來的通信互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)形成巨大挑戰(zhàn)（孔超，2019）。邢強則從前景判研的角度提出，“星鏈”計劃本質就是一個通過衛(wèi)星組成的星座，可為全球提供5G級別的高速互聯(lián)網(wǎng)服務（邢強，2019）。

2 “星鏈”計劃的特點

關于“星鏈”計劃的特點，吳超等人指出，“星鏈”星座具有全球無縫覆蓋、接入方便、時延小、容量大等特點，可通過地面基站和星間鏈路的鏈接來優(yōu)化系統(tǒng)性能，還可實現(xiàn)低成本大批量快速生產(chǎn)（吳超、謝偉，2020）。劉帥軍等人通過技術對比研究后認為，“星鏈”主要通過衛(wèi)星為用戶提供通信服務，具有“居高臨下”優(yōu)勢，可面向全球、全域提供互聯(lián)服務（劉帥軍、徐帆江、劉立祥，2020）。何康提出，除了商業(yè)運用外，“星鏈”計劃還有著軍事潛力和用途，可將高空武器接入全球衛(wèi)星通信網(wǎng)絡，更多連接數(shù)據(jù)和情報將會帶來更靈活也更有效的作戰(zhàn)模式（何康，2020）。

3 “星鏈”計劃的應用

軍事和應急救援領域對通信的可靠性和安全性有著極高的要求，并且傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)在某些情況下難以滿足這些要求。“星鏈”計劃的衛(wèi)星星座具有高覆蓋、高可靠性和安全性等特點，可在軍事和應急救援領域發(fā)揮重要作用。例如，在戰(zhàn)場上，“星鏈”系統(tǒng)可為部隊提供可靠的通信保障；在自然災害發(fā)生時，“星鏈”系統(tǒng)可幫助救援隊伍及時獲取災區(qū)信息并進行有效的協(xié)調，本文主要探討的是其在軍事領域的實際應用。

關于“星鏈”的軍事應用研究，李陸等分析后發(fā)現(xiàn)“星鏈”應用于軍事領域，可實現(xiàn)高速率通信保障、高精度偵查導航、高可靠導彈防御、高可控作戰(zhàn)集群、髙靈活塑造態(tài)勢（李陸、郭莉麗、王克克，2021）。徐小濤等歸納出“星鏈”在軍事上的應用價值，即天基信息傳輸能力空前提高、空間軌道資源優(yōu)勢明顯擴大、衛(wèi)星作戰(zhàn)生存能力顯著增強；聯(lián)合作戰(zhàn)指揮效能明顯提高；全維信息保障潛力非常巨大（徐小濤、李建國、劉鵬，2022）。另外也有研究探討了“星鏈”在局部沖突的應用。

4 “星鏈”計劃帶來的挑戰(zhàn)

盡管“星鏈”計劃已經(jīng)取得了一定的成果，但仍面臨著一些挑戰(zhàn)和問題。例如，基礎設施建設成本高昂、技術難度大、維護成本高，以及對環(huán)境可能產(chǎn)生的影響等。針對這些問題，SpaceX公司正在采取一系列措施進行優(yōu)化和完善，包括降低衛(wèi)星制造成本、優(yōu)化軌道設計、加強網(wǎng)絡安全等。關于“星鏈”計劃帶來的挑戰(zhàn)，學者們主要就其帶來的頻率軌道競爭、網(wǎng)絡信息安全挑戰(zhàn)和太空垃圾等幾個方面進行了分析思考?？壮日J為，目前中國對于國外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還不具備有效的監(jiān)管手段，以“星鏈”計劃為代表的互聯(lián)網(wǎng)星座可能帶來潛在的安全風險和隱患；太空垃圾的快速形成，也將威脅航天安全（孔超、王陽陽，2019）。周鈺哲指出，“星鏈”計劃霸占頻率軌道資源的意圖明顯，意在最大化其在太空領域“占頻占軌”的潛在利益，客觀上就會壓縮其他國家在太空探索的空間（周鈺哲，2020）。張雪提出，“星鏈”計劃存在搶占軌道資源的意圖，會增加衛(wèi)星碰撞的風險，給其他國家進入外層空間帶來更大的挑戰(zhàn)（張雪，2020）。李翠蘭等人指出，如果“星鏈”衛(wèi)星全部發(fā)射，且退役或失效后采用無控隕落，會導致短時間內大量衛(wèi)星進入近地空間，對近地空間衛(wèi)星安全產(chǎn)生威脅，特別是對長期在軌飛行航天器的影響較大（李翠蘭 等，2020）。

除了國內學者的研究外，國外學者對“星鏈”計劃也有較多關注和分析。其中，美國新美國安全中心（CNAS）的史蒂文·科西亞克（Steven Kosiak）指出，SpaceX公司重復利用“獵鷹9號”重型運載火箭，會極大地降低“星鏈”的發(fā)射成本（Kosiak，2019）。喬納森·麥克道爾（Jonathan C. Mc Dowell）討論了目前低地球軌道人造衛(wèi)星的數(shù)量，并指出，由大約12，000顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星組成的“星鏈”星座將主宰地球軌道下部600千米以下的區(qū)域，會對未來的天文觀測和航天活動形成巨大的挑戰(zhàn)（Mc Dowell，2020）?？死锼雇懈ァぜs翰遜（Christopher D Johnson）提出，“星鏈”組成的太空互聯(lián)網(wǎng)比地面光纜更具吸引力，同時農村和發(fā)展中國家互聯(lián)網(wǎng)更廣泛地接入也是一個有吸引力的市場，因此，利用一群小型衛(wèi)星從太空組網(wǎng)具有商業(yè)吸引力和廣闊的前景；同時，星鏈星座對天文學觀測的影響也將是立竿見影的，這一問題正受到天文學界的重點關注（Johnson，2020）。

5 結論

綜合來看，現(xiàn)有研究大多數(shù)從技術層面分析了“星鏈”作為一種前沿科技的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)影響，很少從國際戰(zhàn)略和安全的角度，研究分析“星鏈”計劃及其對國際和國家安全的影響。而“星鏈”計劃從推進過程看，其所利用的眾多資源已遠超一個民企能力所及，原因在于該計劃實現(xiàn)了商業(yè)利益和軍事利益的深度契合，受到軍方高度關注和支持，具有深厚軍事背景，值得我們高度關注。

參考文獻

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A Review of the Research on “Star Chain” Satellite Communication System

Zheng Zhen Yang Jing

National Defense Language Teaching and Research Office of the Basic Department of Army Engineering University， Nanjing

Abstract： This article mainly combines the background of the construction and development of the Starlink satellite communication system， summarizes the current research status of the system by domestic and foreign scholars from the basic content and characteristics of the Starlink project， military application research and its challenges， and points out that the system is in Military applications deserve particular attention.

Key words： Starlink; Applied research; Prospect research