“星链”计划将提供 全球卫星互联网服务
2019-05-27 07:08

  2019年4月11日,在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心,SpaceX猎鹰重型火箭首次商业发射升空,搭载了沙特Arabsat 6A通信卫星 图/

  猎鹰9号火箭助推器上使用的钛格翼 (资料图片)

  美国当地时间5月23日晚,在连续两次推迟发射时间之后,SpaceX(美国太空探索技术公司)的猎鹰9号火箭终于又从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角成功发射升空。据报道,该火箭上携带有60颗卫星,每颗重约227公斤。

  这次发射成功也意味着马斯克的SpaceX的“星链”计划已成功开启。

  SpaceX的“星链”计划

  SpaceX是获美国联邦通信委员会(FCC)批准可发射大型卫星提供互联网服务的9家公司之一,这9家公司总共已拥有15000颗卫星。这次猎鹰9号火箭发射则是SpaceX大规模部署“星链”计划的开始。

  2015年1月,SpaceX现任CEO兼CTO马斯克宣布了SpaceX的“星链”计划。该计划要在9年内发射约1.2万颗通信卫星到太空轨道,预计花费100亿美元,并从2020年开始工作,其工作目标是为整个地球全天候提供高速卫星互联网服务,包括南极地区。

  目前的卫星互联网服务,一般只限于一个国家范围内使用,速度和带宽限制相对有限,所以卫星互联网服务无法与地球上的同类服务竞争。但“星链”计划打算分批发射卫星,每60颗一批,最终将所有发射的1.2万颗卫星连成一个卫星“星座”,从而实现更广范围的信号覆盖。

  据称,本次发射的卫星计划在部署成功后2-3小时内就开始工作。因此可以说,马斯克想要建立一个覆盖全球的“Wi-Fi网络”的梦想,已实现了第一步。SpaceX负责驾驶工程的副总裁Mark Juncosa表示,再像这样发射12次,SpaceX就将可以在全美国提供稳定的互联网覆盖和服务;而24次发射后将能覆盖大多数人口稠密地区;30次发射后将覆盖整个世界。

  因为“星链”中的卫星轨道离地球的距离远远小于目前世界上大部分公司提供卫星互联网而使用的通信卫星,所以SpaceX方面曾表示,其性能将可以与目前承载大部分互联网流量的地面电缆和光纤网络媲美。

  重新认识“猎鹰9号”

  猎鹰9号火箭是SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭,运载能力与我国的长征7号相近。它最引人瞩目的成就就是已实现了火箭的“重复回收使用”——在SpaceX公司的不断努力下,猎鹰9号于2010年6月4日完成首次发射,直到2016年4月9日,终于实现一级火箭助推器的第一次海上回收任务。这种一级火箭的回收技术以着陆支架、姿态控制技术、推进剂交叉供应和高效发动机为亮点。美国空间新领域基金会曾说,猎鹰9号2016年那次成功回收实验不仅将对航天产业产生影响,也将对未来的人类创新产生影响。马斯克也曾为此欢呼:“这是人类通往星空的又一步。”因为快速可重复使用的火箭能大大节省火箭发射成本,是更经济可行的未来太空飞行的关键。

  近10年来,猎鹰9号火箭已完成了超过50次的发射任务,运送了许多重要物资到太空,包括数十枚商业卫星。马斯克曾声称,每个助推器在不更换主要部件的情况下至少可飞行10次,就算是随后可能需要更多次地翻新,但也不会对其成本产生重大影响,“它至少可以被反复发射100次”,甚至“几乎可以无限次使用,只要进行定期维护和仔细检查”。

  此外,猎鹰9号的成功除了它的强大推力是关键,SpaceX还不断在刷新它的最大有效载荷。2016年时,SpaceX方面已称,猎鹰9号的起飞推力已可达775.6吨,其重型猎鹰的起飞推力甚至可达2313.3吨。其发射至近地轨道,最大载荷可达22.8吨;发射至地球同步转换轨道,最大载荷达8.3吨;而重型猎鹰发射至近地轨道,最大载荷能达到54.4吨;发射至地球同步转换轨道,最大载荷达22.2吨;发射至火星,最大载荷也有13.6吨……

  而最近的这次发射,它所携带的60颗近地轨道卫星,每颗重约227公斤,且不论火箭自身及其他物资的重量,单是这些卫星已重约13.62吨。所以,这是SpaceX的猎鹰9号迄今为止,搭载重量最大的一次发射。

  “星链”计划 VS 5G网络

  马斯克的“星链”计划中卫星的数量是非常可观的。按目前获美国FCC所批准的发射计划来看,SpaceX在9年内发射的近1.2万颗卫星,其中包含4425颗轨道高度在550公里的低轨道卫星,和增加的轨道高度在340公里的7518颗超低轨道卫星。它们将十分密集地运行在近地轨道上。

  在FCC批准该计划之前,人们最担心的就是它们是否会产生大量的太空垃圾,以及这些卫星是否会对其他空中频道产生干扰。

  对此,SpaceX首先从设计上作出承诺:他们将采用超过所有当前的安全标准的设计,来防止太空垃圾碎片的产生——至少卫星95%的组件都能在生命周期结束后返回大气层时,通过快速燃烧,保证全部解体。不过这还得看这些卫星送入轨道后的工作状态而论,毕竟马斯克至今也无法作出保证,这些卫星是否都能顺利开始工作。他曾很谨慎地表态说:“因为我们投入了很多新的技术,所以有些卫星可能无法工作,甚至还存在所有的卫星都无法工作的可能性。”

  至于“星链”计划对目前正大张旗鼓而来的5G网络所带来的影响,也是显而易见的。

  5G网络是目前通过地面网络通信基站实现的4G网络的升级版,为此世界各国都投入了大量资金和研发力量,没人希望他们理想中的数据传送会受到信号干扰。所以既然5G网络已成功在28千兆赫(GHz)波段下达到了1Gbps(bps为数据传输速率的常用单位),SpaceX公司的这些近地轨道卫星便最好只在超过24GHz以上的Ka高频段工作,使用37.5-42GHz和47.2-51.4GHz的波段分别进行空对地、地对空的信号传输,以此来避免冲突。

  在“星链”计划成功开启与5G网络时代即将来临的双重喜讯之下,未来的互联网使用当然只会更加便利。但无论是“星链”计划中大规模的火箭运输还是5G网络技术所需的地面基站的普遍建立,都让我们看到实现这些计划所投入的成本之高。能否让更多普通用户受惠,恐怕还是要通过激烈的市场竞争才能得出结论。

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