取代5G?摧毁天文学?星球大战?SpaceX的星链计划影响有多大?

极客网·极客观察2月22日 在最近的一个月的时间里,关于SpaceX星链计划的新消息不断传出。2月16日,随着马斯克再次利用一枚猎鹰9号火箭将60颗星链卫星成功送入预定轨道,目前SpaceX累计发射的星链卫星数量已多达1145颗。星链计划已经实现了初步组网的能力。

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随着星链计划的稳步推进,相关的讨论也越来越多。有人将星链计划与5G网络联系在一起,担心星链计划的应用会取代5G网络;也有天文学家发出抗议,认为星链计划会摧毁天文学。这些担忧是否会成真?这种被部分美国媒体吹捧为“改变世界连接方式”的新型互联网,影响到底会有多大?让我们来一探究竟。

星链计划与5G

星链计划由美国SpaceX公司于2015年提出。该公司计划向太空发射一万两千颗卫星,以组成覆盖整个地球的卫星通信网络,实现全球范围内的低成本的网络互联。该计划的目标也可以被直观地理解为建立一个低费用的全球覆盖的无线WIFI网络。

早在星链计划被提出之初,就有人把星链计划和当时还在发展中的5G网络联系在了一起。不少人担心随着星链计划的应用和推广,5G会逐渐失去作用并被取代。但就目前的情况来看,这种担心是没有必要的。

5G的优越性主要体现在超高的传输速率,超低的传输时延以及更广的传输容量。这三个特点使得5G可以用于实现AR/VR、无人驾驶、大规模物联网设备通信等对传输速率、时延和传输容量有着高要求的应用。

而星链计划的通信原理是使用太空中的人造卫星和地面上的无线电通信站作为中继站进行通信,与5G网络直接在运营商内部进行数据传输相比,多出了数据上传卫星和从卫星下载数据的环节,必定会造成较高的时延。此外,由于卫星自身的局限性,每个用户能够被分配的传输带宽也相当有限,很难实现5G网络中的大容量传输。这些限制使得星链计划的通信性能短时间内几乎不可能超过5G网络。

虽然星链计划与5G不构成竞争关系,但两者能够形成互补。星链网络的主要优点在于覆盖范围广,可以服务于一些5G无法覆盖到的偏远网络。在5G基站建设完善的地区,星链网络几乎起不到作用。但在一些人口稀疏的国家和地区,建立通讯基站往往会出现成本高,利用率低等问题。而一些其他的地点,例如海洋,岛屿和山谷,由于地理上的限制并不适合建立基站。这些地点是星链卫星网络的主要服务对象。

5G和星链计划结合后,在人群密集的城市地区,5G地面基站可以保证上网质量;而在人烟稀少的山区、沙漠或海洋,互联网卫星可以低成本地保证网络通信,避免对地区稀少的用户群的上网体验造成太大影响。高中低轨卫星通信与地面移动通信的融合发展或将成为未来通信的一大发展趋势。

生产太空垃圾 天文研究或受干扰

星链计划虽被许多人叫好,却也会带来很多问题。一方面,被发射到太空后失效的人造卫星会成为太空垃圾,像废弃物一样悬浮在外太空中,产生大量空间碎片,对别的路轨上的机器设备的运行造成危害。

另一方面,更糟糕的是,人造卫星的发射很有可能会对天文研究造成干扰。光污染干扰一直是天文观测中一大难题,天文学家用光学望远镜观测遥远天体时,往往需要进行长达数小时的长时间曝光,如果在这个过程中星链卫星在空中集体飞过,观测将受到严重的影响,几乎无法继续进行。

在未来随着星链计划的卫星发射得越来越多,卫星造成的光污染也会更加严重,这将导致天文学观测数据的获得变得非常困难。从去年开始,天文学家们就多次对马斯克的星链计划提出抗议,他们声称马斯克正在破坏地基天文学,并要求采取法律行动以阻止马斯克的疯狂行为。虽然马斯克曾承诺修改卫星的设计,以使它更少地反射阳光,但从后续天文学家的反馈来看,改进并没能起到大作用。

目前,太空中还有相当数量的小行星没有被追踪到,小行星的破坏威力极大,一颗直径20米的小行星撞击地球就能轻松摧毁一座百万人口的城市。星链计划阻碍了天文学家们对小行星的追踪,使得天文学家无法预先判断小行星的行动轨迹和预测灾难,长远来说这可能会威胁到许多人的生命,乃至人类的生存。

在众人为马斯克的太空新成就叫好、欢呼之时,“星链计划的负面影响也应当引起足够的重视。正如一位名叫科林·肖恩的天文学家所言,“如果我们因这种全球性光污染而错过下一次小行星撞击,这就是一个教训,人类只能责怪自己。”

卫星互联网,新的赛场

事实上,进军卫星互联网领域的公司远不止SpaceX一家。目前,全球范围内的卫星互联网竞赛已经全面开启。美国另一家入局的巨头是亚马逊。亚马逊自2019年提出了“Kuiper计划”,宣布将在低地轨道部署超过三千多颗卫星,向美国和全球各地的亿万消费者和企业提供通信服务。同时,在英国、加拿大和以色列等国家,也分别有公司已经展开了关于搭建卫星互联网或是发展周边产业的尝试。

在我国,关于卫星互联网的布局也已早早开始。早在2015年,中国航天科技和中国航天科工就分别提出了“鸿雁星座”和“虹云工程”两大低轨卫星通信项目。去年四月,卫星互联网更是作为通信网络基础设施的代表之一,被纳入新基建范畴。如今卫星互联网已经成为新风口,成为通讯领域科技竞争的新焦点。2021年,卫星互联网有望迎来发展蓝海。

卫星通信是目前仅有的可同时实现抗毁性强、覆盖范围广、部署快速灵活、传输容量大、性能稳定可靠、不受地形和地域限制的通信技术,是使广大低业务密度地区与通信基础设施严重缺失地区人口接入全球互联网是核心解决方案之一,这意味着卫星互联网有广阔的发展前景。

更重要的是,现阶段卫星互联网的竞争更是一场关于太空低轨轨道和频谱资源的争夺战。在将来,一旦卫星互联网被应用于军事领域,侦察传感器联网实现信息共享,将会对一些传统的军事策略造成强烈打击。因此太空资源的所属权直接关系到了国家间的信息安全、太空安全和战略安全,是无法避开的战场。

值得高兴的是,中国作为航天工业和通信业大国,在卫星通信方面有着突出的技术优势。正如深圳航天东方红卫星有限公司副总经理薛力军所言,“面对卫星互联网领域的全球竞争,在国家航天机构和民营企业的共同努力下,我国必将占有一席之地。”


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