1.2万颗卫星将互联网搬上天!硅谷狂人吹的牛又要兑现了

科学辟谣 2020-06-09

  在不久的将来,太空互联网将走进我们的生活。更快、更便宜、更全覆盖,这便利没谁了。

  

  马斯克的太空互联网计划,正在全力推进中 | SpaceX

  作者 | 林文杰

  编辑 | 张昊

  吃鸡也好,王者也罢,决定你在游戏中生死的往往不是技术,而是网速。出门办点事,信号忽然时断时续,情侣之间也难免产生误会。而远程医疗一类场合,一旦通讯不畅,折损的就轻则金钱重则生命了。

  不过,这些以后可能都不是事儿。

  最近几年,一个疯狂的互联网计划正在推进:使用大量低轨道卫星,将互联网搬到天上!通过该系统提供的网络服务,又快,又便宜,还能覆盖全球,包括荒野和海上。

  昨天(6月4日),太空事业公司SpaceX成功完成第八次发射任务,将新一批60颗星链卫星送上轨道。通过太空中的卫星实现宽带联网的星链计划初露雏形。

  按照硅谷狂人马斯克的计划,今年将以每两周60颗的速度发射1400颗卫星,最终将部署约1.2万颗卫星。届时,高质量高性价比的网络服务,唾手可得。

  7分钟了解星链:最疯狂的互联网计划,11943颗卫星覆盖全球

  星链计划:几万颗低轨道卫星等待上天

  星链(Starlink)是太空事业公司SpaceX推出的一项计划,意图通过近地轨道卫星群,提供全球高速互联网的接入服务。这些卫星组成的网络被称为星座,能为全球各地尤其是人迹罕至的地方覆盖高速网络信号。

  自2019年5月24日第一次发射60颗星链卫星开始,目前星链的入轨卫星数量已达到了482颗(含测试任务的2颗卫星)。这一数字将在本月达到540颗,并有望在年内开始向北美和加拿大提供商用卫星宽带服务。

  几百颗卫星看起来数量似乎不少,不过表演才刚刚开始。

  根据SpaceX拟定的时间表,星链计划预计将在2027年之前部署1.2万颗卫星,分别位于340千米、550千米和1150千米三个高度的轨道上,卫星数量分别为7500颗、1584颗、2825颗,基本可覆盖全球。

  如果再增加3万颗卫星,分布在328公里至580公里的轨道上,那么信号可达到最强,届时星链计划的总卫星数量会达到4.2万颗。

  

  星链发射任务一览 | 直观学机械

  发射数万颗卫星显然不是容易完成的任务,对于传统通信卫星,即便按照一箭二十星的步调安排发射,成本也绝难承受。

  不过星链卫星的发射与传统通信卫星不同,得益于技术进步,SpaceX已经很好地实现了星链卫星的小型化和火箭发射的低成本化。一次发射就能让60颗甚至更多卫星入轨,运载火箭还能回收利用。

  可以说,SpaceX正是凭借这两项技术优势,实现了高性能太空基互联网的初步建立。

  

  第八批60颗星链卫星发射升空,猎鹰9号火箭多次成功回收 | SpaceX

  在完成1.2万颗卫星组网的“小目标”后,SpaceX将有望占据全球互联网通信业务3%至4%的份额,并且这一数字还可能进一步提升。

  太空互联网:性能参数不逊4G无线网

  目前,新一代光纤宽带、5G无线通讯技术都在并行发展。从参数上来看,以星链为代表的的卫星宽带服务在几种技术路线中毫不逊色。

  首先,它能提供1Gbps(ps表示“每秒”)的宽带服务,这个速度相当于我们日常所用宽带的10多倍。在峰值时候,最高可获得23Gbps的超高速宽带网络,下载一部大小1G的电影,只需要0.34秒。这么高的网速,打网游自然不是问题,对于高频交易员而言,使用星链卫星无疑能更快建立交易。

  其次,其网络延迟大约在20ms~35ms之间,目标是降低到20ms以下。目前4G网络的延迟在20ms以上,而5G网络虽然有望降低到10ms以下,但鉴于高昂的基站建设成本,高速信号覆盖区域比例一定不会很大。

  当1.2万颗星链卫星覆盖整个地球之后,该系统的网络延迟有望比4G更低。相信这将是广大网游玩家的又一福音,只是今后水平不行再也没法赖网速了。

  

  马斯克在星链计划提出时估计,星链系统的网络延迟在20~35ms之间,打游戏不成问题 |SpaceX

  近百亿美元投资,能让互联网“换代”吗?

  SpaceX的目标是建立史上第一个具有商业竞争力的太空互联网。既然性能参数不成问题,那它与日常所用的有线宽带和移动无线网络相比,有何优势或缺点呢?

  先说优点。星链的优点非常突出:

  首先,太空互联网覆盖区域最广阔,不论是熙熙攘攘的城市还是人迹罕至的沙漠,不用拉网线也不用建基站,随时随地接入互联网;其次,上网费用有望控制在合理范围,只需要购买SpaceX的终端设备(约100到300美元)即可开通服务,每月费用约80美元;最后,全新的物理网络将打破传统网络供应商的垄断,让上网费用降低,网速得到提升。

  你可能会想,建设一套全新的互联网通信系统,花费一定极为高昂,这些成本最终必定要由用户埋单。但实际上,星链系统的建设花费比很多人的预想要合理的多。例如,SpaceX为了尽可能降低组网成本,先研发了可重复使用的火箭,将原来5000~6000万美元一次的发射报价,降低到4000多万美元。

  如果按照一次发射4000万美元算,每次部署60颗卫星,完成1.2万颗一期卫星需要200次发射,共计80亿美元。若单次发射成本能进一步降低,比如,回收猎鹰9号火箭二级,成本即可降低到3000万美元,总费用又可以节省20亿美元。

  且不说建设地上宽带和无线网络(传统网络通信系统)同样需要天量投资,以不到100亿美元的建设成本,换取一个覆盖全球所有角落的互联网系统,是不是听上去就没有那么贵了?

  

  星链卫星覆盖地球表面情况,除南北极之外,其他地区均可收到信号 |SpaceX

  不过,利用卫星建立太空互联网也会引发其他问题。

  因为星链计划在轨道部署的卫星太多,而卫星外表通常用反光材料覆盖,其反射的太阳光会对天文学家观测深空天体造成干扰。甚至有科学家认为,1.2万颗随机闪烁的卫星,在数量上已超过目前全体可见星。

  因此,星链计划在实施初期遭到了天文学家的反对。但SpaceX称,他们已意识到了这个问题,并且正在计划将后续发射的通信卫星表面材料进行更换,以降低对天文观测的影响。

  中国太空互联网计划:鸿雁星座预期2025年完成二期建设

  太空互联网是被寄予厚望的新一代网络通信系统。我国当然也有相关计划,称作“鸿雁星座”。

  2018年12月29日,鸿雁星座首发星在我国酒泉卫星发射中心升空,一期预计在2022年建成,由60颗卫星组成,二期预计2025年建成,卫星数量突破100颗,实现全球任意地点的互联网接入。

  鸿雁星座的客户群体,将主要面向机构和企业。比如,为中国民航局提供航空数据业务,支持飞机前舱的安全通信,为追踪航空器、应急通信建立保障机制,同时提供后舱宽带互联网接入服务,实现在舱内上网等。

  此外,鸿雁星座也支持物联网、导航增强、航空监视等领域的应用。如果植入手机芯片,可以在没有手机信号的地方传输信息,有助于野外通信、救援。

  从鸿雁星座的定位可以看出,该计划主要面向国内企业用户市场,也可辐射到全球。这是因为鸿雁卫星数量上仅有不到一百颗,与星链计划所需的1.2万颗有较大差异,卫星数量偏少自然会限制用户数量和传输速度。

  此次,SpaceX完成星链网络建设已无悬念,他们下一个雄心勃勃的目标是,仿照星链方案,为建立火星全球互联网奠定基础,将来在人类开始拓殖火星时同步部署火星互联网,满足科考和建站的需要。

  无论后续发展如何,可以想见的是,在不久的将来,下一代光纤宽带、5G无线通讯,以及卫星宽带服务,将可能同时走进我们的生活。多样化服务带来的竞争,将让消费者享受到更多元化、更高质量、更有性价比的网络服务。

  注:据悉,美国陆军刚与SpaceX签署一项协议——在军事网络中,测试使用星链来传输数据。也就是说,星链计划已获美国军方订单,为美国陆军提供“卫星互联网”服务。而美国空军也正在使用星链网络,测试军用飞机的加密互联网服务。这不禁引人遐想,也令人忧虑。

责任编辑:王超

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