史上最大衛星通信網路首發雙星升空，馬斯克或將掌握覆蓋最廣網路

似乎世界已經徹底阻擋不住馬斯克掀起「太空大航海時代」的腳步了！在北京時間 22 日 22 點 17 分，SpaceX 的發射又一次打破了眾人的想像力。雖然首次嘗試回收火箭整流罩以失敗告終，但僅有幾百米的誤差足以證明他們的技術實力。而且這次獵鷹 9 號火箭成功將 3 顆衛星送入了太空，在這之中，兩顆代號分別為 Microsat-2a、Microsat-2b 的衛星標誌著 SpaceX 龐大的「Starlink」衛星互聯網計劃正式踏出了第一步，世界期待已久的全球網路覆蓋也因此而變得更加靠近現實。

圖丨發射現場

圖丨火箭一二級分離

圖丨Starlink 實驗衛星入軌

但在火箭發射升空之後，遲遲沒有整流罩的消息，直到馬斯克發布 Twitter 宣布整流罩回收失敗。

圖丨馬斯克通過Twitter宣布整流罩回收失敗

圖丨整流罩落水後的尷尬畫面

整流罩回收初試失利

不同於以往一次性火箭的經典場景，也不同於前不久重型獵鷹火箭「雙箭回收」的發射表演，這一次，SpaceX 又大膽嘗試了一個新的技能點——整流罩回收，可惜最後以失敗告終。如果回收成功，其畫面就像池邊柳樹，池中浮萍，柳葉從空中落下，盤旋幾圈之後最終穩穩妥妥地落在了浮萍之上，震撼中透露些許詩意。

眾所周知，位於火箭頂部的整流罩所起到的是保護搭載載荷的作用，按照傳統的做法，在火箭發射升空之後，整流罩就會被廢棄掉，或者進入大氣層燃燒殆盡，或者墜入地球上的某個角落。

但實際上，這個巨大的金屬外殼並不便宜，以獵鷹 9 號為例，其兩片整流罩的造價高達600 萬美元，幾乎佔到了獵鷹 9 號 6200 萬美元發射價的近10%。在 SpaceX 一級火箭回收技術已經做到爐火純青的情況之下，整流罩的回收就順理成章地提上了日程。

根據 SpaceX 公司的介紹，升級後的整流罩 2.0 在結構和尺寸上均有所改進，不僅可以容納更大的載荷，更重要的是滿足了多次重複使用的需求。而且，SpaceX 公司在去年 4 月份的 SES-10 任務的發射過程中就已經成功將部分整流罩帶回到岸邊。

圖丨升級前後的整流罩尺寸對比

不過，恰如火箭回收一樣，整流罩回收技術的研發也是困難重重，在前不久重型獵鷹火箭成功發射之後的新聞發布會上，SpaceX 公司的創始人兼 CEO 馬斯克就坦言，開發整流罩回收技術的過程是「出奇的困難」，因為降落傘在打開之後會發生扭轉纏繞的情況，但馬斯克對於在今年內就找到完美的解決辦法充滿信心，「我非常肯定, 我們將在未來 6 個月內解決整流罩重複使用的問題。」而在這次失利之後，不知道後續的整流罩回收將會怎樣。

圖丨整流罩回收的非官方概念圖

為了準備此次的整流罩回收，SpaceX 的技術人員採取的類似於傘降的形式，分別為兩片整流罩安裝上了姿態控制推進器和降落傘，使其在下降的過程中可以不斷調整飛行的方向。而在下方，是一艘名為「Mr. Steven」的回收船在準備將它抓住。這艘船也不簡單，它經過了 SpaceX 的改裝，裝備了四個大型金屬手臂，看起來就像是一個巨大的「手套」，最早是在去年 12 月份 Iridium-NEXT 任務執行期間被外界所看到。

圖丨「Mr. Steven」回收船離開港口

SpaceX 衛星星座登上擂台

這一次，SpaceX 名義上的主角是一顆名叫「Paz」的地球觀測衛星，全重 1341 公斤，設計使用壽命為 7 年，由空中客車防務及航天公司研製，隸屬於西班牙。其攜帶有一個 X 波段合成孔徑雷達 (SAR) 系統，它將和未來發射的攜帶有光學成像系統的 Ingenio 衛星共同組成國家衛星地球觀測方案 (National Programme for Earth Observation by Satellite，PNOTS)。

雖然 Paz 在西班牙語中的含義是「和平」，但這顆衛星的使命卻似乎與其承載的美好願景背道而馳。根據了解，這顆衛星主要的任務是被用來偵察佩雷吉爾島，這是一個一直被西班牙和摩洛哥雙方爭執的的無人島嶼，甚至在 2002 兩國不惜為此動用武力，而現狀是這個島處於西班牙的管控之下。而有了 Paz 之後，毫無疑問，西班牙的太空看守能力將得到進一步的增強。

圖丨 Paz 衛星

當然，對於大眾來說，用作軍事目的的 Paz 已經神秘感十足，不過，對於馬斯克來講，兩顆各重 400 公斤、代號分別為 Microsat-2a、Microsat-2b 的演示衛星才是這次發射真正的主咖。他們是 SpaceX 想要打造的「Starlink」衛星星座的前兩顆實驗性衛星，而整個衛星星座預計將會有超過12,000 顆衛星組成。要知道，自從 1957 年蘇聯的斯普特尼克 1 號 (Sputnik-1) 上天之後，人類迄今為止也只發射了 4,000 余顆衛星，目前在軌運行的更是僅有不到 1,800 顆，兩相比較之下就可以知道 SpaceX 的發射計劃會有多麼龐大。

圖丨SpaceX 的 Starlink 計劃

按照公開的信息，該衛星星座將由多波段衛星組成，其中有大約4425 顆 Ka波段和 ku 波段衛星，其軌道高度約為 1200 公里，在更遠的未來，還將會有7518 顆 V 波段衛星部署在大約 340 公里高的低軌道。

按照計劃，SpaceX 衛星系統中的每一顆衛星能夠為用戶提供的下行容量總和約為 20Gbps 左右，每位用戶可以享受到最高 1Gbps 的寬頻服務，同時，由於衛星處於低軌道，所以延時可以被控制在 25ms 到 35ms 之間。而這個雄心勃勃的計劃也並非是個曠日費時的百年工程，SpaceX 的目標是在 2024 年之前使 Starlink 得以全面運行。

圖丨Ku波段衛星的覆蓋範圍

其實，早在 2014 年 11 月，馬斯克就在個人 Twitter 上透露了他們將要進軍衛星業務的消息。到 2015 年初，SpaceX 首次公布了工程量空前的「Starlink」計劃。按照當時馬斯克的估算，這一項目將可以承載最高 50% 的全球回程通信和 10% 的城市本地互聯網流量。

圖丨馬斯克的Twitter透露消息

有意思的是，「Starlink」這一名字是受 John Green 的浪漫小說《TheFaultInOurStars》（無比美妙的痛苦）所啟發，不用說，馬斯克又一次向大眾展示了他文藝的一面。

圖丨《TheFaultInOurStars》小說和由其改編而來的電影《星運里的錯》

據悉，「Starlink」項目計劃利用衛星取代傳統的地面通信設施，來幫助全世界尤其是偏遠的地區接入高速的寬頻互聯網。根據 SpaceX 向美國聯邦通信委員會（Federal Communications Commission，FCC）遞交的材料顯示，該衛星星座將會用於諸如全球數據的回程傳輸等衛星固定業務（fixed 一 satellite service，FSS）。

根據 SpaceX 此前的一份文件表示，這次發射前兩顆實驗星 Microsat-2a 和 Microsat-2b 的設計周期為 20 個月。每顆衛星的尺寸大約相當於一個小型冰箱, 並攜帶計算機、動力推進系統、指揮和控制系統以及 GPS 導航設備。按SpaceX 公司的說法, 每個衛星上還有一個 ku 波段寬頻相控陣天線和一個衛星間光通信鏈路。

"這些主要用於實驗性的工程驗證, 將使 SpaceX 能夠評估衛星匯流排和相關的子系統, 以及基於太空和地面的相控陣列技術,"一名 SpaceX 的員工在提交給 FCC 的報告中寫道。

圖丨 SpaceX 位於西雅圖市雷德蒙德的衛星研發中心

目前，SpaceX 公司已經在華盛頓州西雅圖市的雷德蒙德建立了衛星研發中心，還計劃在加利福尼亞州、德克薩斯州和華盛頓州測試衛星與六個寬頻接收站的兼容性。工程師們希望藉此驗證衛星和移動終端之間的寬頻連接效率。

從「太空馬車夫」到「互聯網霸主」

雖然隨著對外曝光越來越頻繁，SpaceX 這家公司被越來越多的人所熟悉，但外界所不知道的是，SpaceX 的盈利能力並沒有像它的知名度一樣以獵鷹 9 號般的速度高速攀升，恰恰相反，大眾所熟悉的火箭發射業務「光鮮亮麗」的外表之下其實也有商業上的瓶頸。

實際上，全球每年 3000 多億美元的商業航天市場中，超過 2/3 都是衛星相關聯的業務，與 SpaceX 有關的火箭發射市場僅有區區 50 億美元的規模，無論是來自企業還是政府的訂單不足以使 SpaceX 這家估值已經超過 200 億美元的超級獨角獸企業繼續高速增長。

圖丨SpaceX不斷上漲的估值

在這種情況之下，縱使是掌握了十分成熟的火箭回收技術並且佔據了較大的市場份額，馬斯克依舊需要再提出一個更加「瘋狂」的方案來實現其異常遠大的太空理想。在當前看來，太空旅遊不成規模、殖民火星更是遙遙無期，自然而然，圍繞地球打造的互聯網星座就變成了一個切實可行的計劃。

同時，根據聯合國教科文組織寬頻可持續發展委員會的報告宣稱，全球 70 億人之中，有超過 52% 也就是 36 億人因為各種原因而無法使用互聯網，造成這一現象的主要原因就是基礎設施的缺乏和網路費用的過高，建立一個衛星網路或許還有效解決這一困局。用 SpaceX 負責衛星政府事務的副總裁 Patricia Cooper 的話就是，「通過打造衛星互聯網，常見的一些包括選址、開挖路面、鋪設光纜等基礎設施難題都可以得到有效緩解。」

圖丨聯合國寬頻促進可持續發展委員會《2017年寬頻狀況》顯示全球仍有52%的人無法接入互聯網

SpaceX 官方也估算，建立起一個覆蓋廣且高效的互聯網衛星網路可以使地球上的絕大多數人都可以使用上互聯網，而這將是一個每年高達數百億美元的市場，並且隨著越來越多的人接入這個網路，這個市場規模還將進一步擴大。

更進一步講，我們始終不能忘記的一點就是馬斯克創辦 SpaceX 的初衷就是要實現火星殖民，而這所需要資金數很有可能會以百億、千億美元計，面對著巨額的資金缺口，SpaceX 也必須尋找新的業務增長點，正是如此，Starlink 計劃應運而生，而從長遠來看, SpaceX 公司如果打算在火星上部署一個衛星通信系統的話，那麼在地球上率先搭建一個衛星星座也不失為一種實驗嘗試。

高通量通信衛星星座已經崛起？

近年來，全球範圍內的「星座」建造浪潮似乎有重新復甦的景象，包括 O3b、OneWeb 和 LEOSat 等公司在內的多家企業都有打造中低軌道全球高通量衛星（HTS）星座的計劃，目的就在於為全球提供高速寬頻服務。

何謂高通量衛星？根據美國航天諮詢公司 NSR 的定義，高通量衛星指的是「採用多點波束和頻率復用技術、在同樣頻譜資源的條件下，整星的通信容量是傳統固定通信衛星（FSS）幾倍的通信衛星」。

在這其中，最基本的特徵是多點波束和頻率復用。相較於傳統固定通信衛星 2000 公里左右的寬波束覆蓋範圍，高通量衛星的點波束僅有 300——700 公里，這樣的優勢是通過減小天線波束的孔徑角帶來衛星天線的增益提高，進而實現不同波束之間頻率的復用，提高衛星系統的通信容量。隨著技術的進一步發展，甚至有朝一日高通量衛星完全可以做到與當前光纖同樣的通信效果。

面對如此龐大的商機，SpaceX 顯然不可能成為唯一一家前來淘金的公司。多年以前，Globalstar 和銥星公司就已經開始籌劃用幾十顆衛星來實現全球範圍內的手機通話，近年來更有 O3b 和 OneWeb 等公司準備將打造包括幾百顆衛星的互聯網星座。除此之外，谷歌、Facebook、三星、空中客車 (Airbus)、維珍公司 (Virgin)、高通 (Qualcomm)、休斯網路系統公司 (Hughes Network Systems) 等豪強無一不磨刀霍霍、欲分一杯羹。

以較為知名太空創業者 Greg Wyler 所創立的 OneWeb 為例，其獲得了包括維珍集團的創始人理查德·布蘭森和軟銀集團的巨額資金投資，計劃打造一個擁有 700 顆衛星的衛星星座，已經獲得美國聯邦通信委員會的批准。目前，該公司位於佛羅里達州肯尼迪航天中心附近的一個工廠已經開始投產，計劃生產上百顆的衛星，並且在今年晚些時候將會從法屬蓋亞那利用俄羅斯的聯盟號火箭開啟發射進程。

圖丨OneWeb 的衛星網路

甚至三星公司在 2015 年也提出的一個包括 4600 顆衛星的互聯網星座, 預計設定軌道為 1400 公里 , 每月可為全球 5 億互聯網用戶提供相當於每月 200 千兆位元組的容量。只是由於目標太過超前，這項計劃並沒有取得什麼實質性的進展。

一時間，太空似乎突然變得熱鬧了起來。但面對咄咄逼人的競爭對手，馬斯克只能押下更大的注，選擇了更加大膽的 1.2 萬顆衛星的星座計劃，同時還在技術上進行了升級，或許將實現衛星間激光通訊及協調。

不過，既然 SpaceX 要在不到 10 年的時間之內發射如此龐大規模的衛星群，就勢必會引起各界的擔憂，其中一個很明顯的理由就是這會造成大規模的太空垃圾，甚至包括 OneWeb 在內的競爭對手已經向美國聯邦通信委員會（FCC）提出了他們的擔憂，認為 SpaceX 巨大的衛星星座及其形成的太空垃圾將會嚴重影響其它在軌衛星的正常運行。

圖丨太空垃圾演進圖（實際上太空垃圾的比例並沒有圖中那麼誇張）

面對這一質疑，SpaceX 回應說，他們的星座計劃符合所有的安全標準，並且在他們的衛星和其它公司的衛星之間預留出了至少 50 公里的緩衝空間。不僅如此，SpaceX 還對衛星進行了重新設計，使它們可以在壽命到期之後僅僅花費 5 到 7 年的時間就墜入大氣層焚毀，而這一數字是遠遠短於通常的國際標準的。

而且，為了全面壓倒對手，SpaceX 還想使其衛星互聯網提供的網路服務達到可以媲美有線寬頻的程度。在 2017 年 3 月他們向 FCC 提交的一份申請中顯示，根據應用設計，衛星互聯網將「提供高速、高帶寬、低延遲的網路服務，將可以和地面有線服務真正產生競爭。」

根據申請的內容介紹，和位於較高軌道的 ka / ku 波段衛星一樣，SpaceX 還將陸續發射 7518 顆 V 波段低軌道衛星，而根據他們的估計，首批 800 顆 V 波段衛星投入使用就將會帶來十分明顯的增強效果，SpaceX 的用戶可以在不增加任何軟硬體成本的基礎上就享受到帶寬更高、延遲更低的網路服務。

圖丨常見的通信衛星都運行在距離地表3.6萬公里的軌道

甚至這場激烈近地軌道爭霸戰已經嚴重影響到了傳統的衛星通信商的利益。在 2017 年 10 月的時候,由於市場預計新出現的低軌道互聯網星座將大幅提高衛星通信容量, 導致市場參與者取消了對新的地球同步軌道寬頻通信的投資，傳統衛星通信商可謂有苦說不出。

不過，前景雖然美好，但鑒於前有銥星血淋淋的失敗案例在先，外界還是難免會對馬斯克的這一瘋狂計劃投來質疑的目光。衛星行業顧問 Roger Rusch 就表示, "馬斯克很可能不會獲得成功。" 而馬斯克本人也在公開場合承認這一嚴峻的現實問。

但既然要做，就肯定是已經胸有成竹, 根據 2017 年 2 月泄露的一份內部文件現實, SpaceX 公司預計, 到 2025 年, SpaceX 公司在衛星業務上所獲得的收入將超過 300 億美元, 同年其發射業務的收入預計也將達到 50 億美元。這樣來看，馬斯克對衛星互聯網項目寄予深厚的期望，而在這種期待和努力之下，相信實現全球聯網的那一天已經不再遙遠。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！