马斯克的星链计划野心有多大（马斯克的星链计划）
马斯克的星链计划野心有多大（马斯克的星链计划）截至 2019 年 1 月 9 月，全球在轨正常运行卫星数量为 2062 颗，其中通讯卫星 776 颗。除了已获FCC（美国联邦通信委员会）批准的这1.2万颗卫星，SpaceX公司另外3万颗也已提交申请，届时“星链”卫星总量达到约4.2万颗。为了完成这一海量卫星计划，SpaceX 还在华盛顿州雷德蒙市开设了一个新的工厂来研制生产这些卫星。卫星群包括：分布在1150km高度(最近已调低到550km高度)的4425颗卫星，和分布在340km左右的7518颗卫星，可以较好地实现全球覆盖。60颗卫星在太空中依次展开2020年4月22日，马斯克利用自己公司的可回收火箭，将第7批60颗卫星送上了太空，累计已发射了422颗。在今年内还将发射1000颗卫星并开始实测。
“太空互联网来了！卫星信号直达你家，比5G更快！”——有网友这么说
SpaceX 公司宣称，“星链计划”可以向全球任何地区的任何用户提供至少 1Gbps 带宽的互联网服务，而且费用超低。
这个天上挂着的星链，真的是有那么香吗？榕哥帮你分析分析。
星链计划是什么？星链（Starlink），是美国太空探索技术公司（SpaceX）的一个项目，项目计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的卫星群。
卫星群包括：分布在1150km高度(最近已调低到550km高度)的4425颗卫星，和分布在340km左右的7518颗卫星，可以较好地实现全球覆盖。
60颗卫星在太空中依次展开
2020年4月22日，马斯克利用自己公司的可回收火箭，将第7批60颗卫星送上了太空，累计已发射了422颗。在今年内还将发射1000颗卫星并开始实测。
除了已获FCC（美国联邦通信委员会）批准的这1.2万颗卫星，SpaceX公司另外3万颗也已提交申请，届时“星链”卫星总量达到约4.2万颗。为了完成这一海量卫星计划，SpaceX 还在华盛顿州雷德蒙市开设了一个新的工厂来研制生产这些卫星。
截至 2019 年 1 月 9 月，全球在轨正常运行卫星数量为 2062 颗，其中通讯卫星 776 颗。
相比较而言，数量庞大的4.2万颗卫星是多恐怖！
拥挤不堪的地球卫星轨道
星链卫星将支持四种波段的通信模式，Ku波段（12-18GHz），Ka波段（26.5-40GHz），V波段（50-75GHz）和星间激光通信。550km高度卫星采用Ku、Ka波段，340km高度卫星作为数据中继站采用V波段。附波段频率对照表
卫星通信波段频率对照表
星链计划，因其庞大卫星规模，引起世界集体关注！这就是“狂人”马斯克的风格，惊世骇俗！
卫星互联网中，星链不是第一最早的卫星通信系统，要数美国摩托罗拉公司开发的铱星系统，主要提供卫星电话服务。她在1991年就正式立项，但1998年才提供服务，错失了发展良机，2000年3月18日，铱星项目背负40多亿美元债务正式破产。
铱星系统概念图
之后成功的例子，有谷歌参与投资、成立于2007年的“O3b Networks”初创公司，创始人格里格·维勒的初衷“other 3 billion（people )”，意为要为地球上另外30亿人提供网络服务。它自2014年提供商业服务，仅用半年就达到原计划一年1亿美元的收入水平。O3b Networks公司2016年在亚太地区合同网络吞吐量高达7.5 Gbps，总使用带宽同比增长约30%。
O3b Networks
后来，格里格·维勒在2012年又单独创立了 OneWeb公司。OneWeb计划通过“低轨卫星互联网星座计划”以构建高速、低延时的网络连接。到2020年3月，他已经发射了74颗卫星，可是新冠疫情的到来，打乱了OneWeb的计划，2020年3月27日，OneWeb公司申请破产保护，可见发展低轨互联网星座将面临诸多风险。
受O3b Networks商业成功的激励，更多低轨互联网星座计划相继提出，准备在潜在的巨大市场中分一杯羹。其中包括SpaceX 提出的 Starlink（1.2万颗卫星）、LeoSat公司提出的LeoSat（108颗卫星）、加拿大 TeleSat 公司的 TeleSat LEO（298颗卫星）、亚马逊的 Kuiper（3236颗卫星）、航天科工集团的虹云工程（156颗卫星）、航天科技集团的鸿雁星座（300颗卫星）、航天科工集团的行云工程（80颗卫星）、银河航天的银河 Galaxy（1000 卫星） 等。
O3b和已经成熟的GEO高通量卫星，其数据传输速率大大超过了铱星和全球星系统，虽然其系统容量无法与地面通信手段相比，但对于地面设施无法覆盖的地区，已经能够满足基本的宽带需求。
低轨卫星星座计划层出不穷，国际电信联盟在频率分配上承受越来越大压力，频率现已成为高度稀缺的资源。
按照国际电信联盟“先登先占”的规则，卫星频率轨道资源成为国家发展的战略性稀缺资源，是空间基础设施建设的基础。
中国版“星链”虹云工程
虹云工程是中国航天科工五大商业航天工程之一， 脱胎于中国航天科工的“福星计划”，计划发射156颗卫星，运行在1000km轨道上。虹云工程定位的用户群体主要是集群的用户群体，包括飞机、轮船、客货车辆、野外场区、作业团队以及一些偏远地区的村庄、岛屿等。无人机、无人驾驶行业等，也是虹云工程未来可能服务的行业。
按照规划，整个虹云工程被分解为“1 4 156”三步。第一步计划在2018年前，发射第一颗技术验证星，实现单星关键技术验证；第二步到“十三五”末，发射4颗业务试验星，组建一个小星座，让用户进行初步业务体验；第三步到“十四五”末，实现全部156颗卫星组网运行，完成业务星座构建。
虹云工程首发星
2018年12月22日，我国虹云工程技术验证星成功发射入轨。
鸿雁星座
鸿雁全球卫星星座通信系统是中国航天科技集团公司计划2020年建成的项目。该系统将由300颗低轨道小卫星及全球数据业务处理中心组成，“鸿雁星座”一期预计投资200亿元，在2022年建成由60颗卫星组成的通信网络；二期预计2025年完成建设，目标是构建“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统，实现全球任意地点的互联网接入。
鸿雁星座示意图
2018年12月29日，已成功发射“鸿雁”全球卫星通信星座首颗星。
行云工程
行云工程作为中国首个投资建设的天基物联网星座，是中国航天科工集团布局的“五云工程”商业航天重点项目之一。它是面向物联网的低轨窄带卫星通信系统，将是实现万物互联的5G网络的有力补充。
行云工程示意图
行云工程将分3阶段实施：计划在2019年完成两颗试验星的发射，2020年发射完12颗卫星，2023年发射完80颗卫星，形成覆盖全球的天基物联网系统，并广泛进行国内外市场的推广。
受疫情影响，原计划于4月中下旬发射的行云工程首发星——行云二号01、02号卫星，目前尚未完成发射。
银河 Galaxy
银河航天星座计划是第一家由民营商业航天企业银河航天公司投资建设的低轨宽带卫星通信系统。
银河航天星座计划由上千颗5G通信卫星在1200千米的近地轨道组成星座，无缝扩展地面通信网络，实现对陆地、海洋及天空全覆盖。银河航天计划在3年内发射144颗卫星，使星座带宽总量达到20TB，打造中国版的“星链”系统。
2020年1月16日，银河航天自主研制的首颗Q/V频段卫星成功发射，这是中国首颗通信能力达10Gbps的民营5G低轨宽带卫星。
除了以上几个星座计划，更多的中国企业也开始加入这一竞争中来，中国的星链计划将逐渐在世界舞台崭露头角。
为什么星链不能替代5G终端原因
互联网需要双向通信，市面上再大功率的手机的传播距离超不过10公里，所以别指望300公里以上的卫星收到你的信号。
再一个目前手机工作频段在0.8GHZ~5GHZ之间，和卫星工作频段不在一个频段，所以直接通信也是不可能的。
所以，SpaceX公司申请了100万个地面“用户终端”的许可，用于接收这些微型卫星群发射的信号，提供给用户以接入高速互联网。
按马斯克的说法，这些用户终端就像“棍子上的小型UFO”，便于插拔式安装，对着天空就能接收到“星链计划”卫星群发射的信号，然后将信号转成Wifi信号，用户就上网了。据说它长这样，有点像收看卫星电视的小锅头。
棍子上的小型UFO
你是愿意顶着小飞碟出门呢，还是背着个小黑锅出门呢？即使你愿意，对不起你还得牵着根电源线的尾巴。
带宽速率
根据Space X提交的资料，星链计划每颗卫星的设计峰值带宽为20G，计划给每个用户提供1Gbps的带宽。1.2万颗卫星的总带宽就是24万G，可供24万用户以5G入门峰值带宽同时上网。中国4G用户超过12亿，按全球占比40%计算，全球应该有30亿4G用户，这24万用户放到全球还不到万分之一。所以这个网只能是少数人使用。这号称300亿美金的投资，即使分摊在100万用户身上，人均3万美金，真也不便宜！
连接数量
假设不考虑1G的理想带宽，每用户连接平均带宽低至10M，一个卫星能提供的连接能力每平方公里不过2000个。根据标称550km轨道高度，天线覆盖范围是64万平方公里。
星链卫星的覆盖范围示意图
这个连接密度和5G网络要求的每平方公里能连接100万个在线设备相比，简直可以忽略不计。全球4.2万颗卫星，和北京市7.5万个4G基站相比，你就知道这个差距有多大，何况5G基站密度至少是4G基站的2-4倍。
空口时延
5G网络要求达到小于1ms的信息处理信息延时，以满足无人驾驶、工业互联网、远程医疗手术、云VR、云游戏等场景的要求。而星链所能提供的端到端时延至少在25ms以上，显然无法满足未来物联网的许多场景需求。
4万颗卫星覆盖全球，对一个城市的覆盖，每时每刻最多只有几十颗卫星。你知道北京有多少个4G基站吗？根据2018年底的统计，北京市的移动，联通和电信这三大运营商，在北京市一共有7.5万个4G基站。而为了5G基站的数量将是4G基站数量的4倍以上。
总之一句话，星链计划不是为屌丝准备的，更可能是有特别需求的企业。替代5G的说法，就是扯淡。
星链不是6G星链怎么扯上6G了？只是因为它是卫星互联网，但6G的卫星互联网不会是现在星链的卫星互联网。
6G网络将致力于打造一个集地面通信、卫星通信、海洋通信于一体的全连接通信世界，沙漠、无人区、海洋等如今移动通信的“盲区”有望实现信号覆盖。这里地面通信主要指6G地面蜂窝网络，卫星通信就是指卫星互联网。
从5G到6G，移动通信网络将在5G基础上提升10-100倍，目前已知提升的技术指标包括：
•单用户最高传输速率达1Tbps
5G由小于6GHz扩展到毫米波频段，6G将迈进太赫兹（THz）时代。
•网络时延达0.1ms（极端工业控制场景）
•定位精准度达厘米级
•设备同步时延在1μs内
•连接设备密度达每立方米数百个
还有超安全和超可靠、数据隐私保护、人工智能与无线网络融合等特性。
星链目前的互联网技术指标，既够不着5G，也更够不着6G。它只是个太空里的普通互联网，十几年后星链卫星的设备从芯片到设备、从硬件到软件都要更换才能跟上6G节奏。
星链计划的目标还是5G网络覆盖不了的地区和用户，只是5G网络的补充。
星链计划影响太空探索5月1日晚上，新一批“星链”卫星将过境厦门。40颗肉眼可见的“星链”卫星一字排开，宛如一辆“银河号列车”，在晚上7时48分从西北方向“驶”入厦门上空，过程持续9分钟。
星链过境厦门夜空
吃瓜群众好不热闹，可是却苦了天文学家和爱好者！
国际天文学界一直对数量庞大的互联网卫星可能影响天文学观测并存在与航天器碰撞的风险表示担忧。
因为每颗卫星都带有太阳能电池板，有时会将太阳光反射向地球，这会破坏地面天文台拍摄的照片。并且这些卫星还发射无线电频率，可能威胁地球上的射电望远镜观测。如果星链大规模发射，这种影响可能会非常大。
（地面天文台拍摄出了星链卫星的轨迹，很明显可以看到对其他星光的干扰）
上图是美国西北大学在11月18日使用暗物质照相机在塞罗·托洛洛美洲天文台拍摄的。19条Starlink卫星的轨迹穿越了6分钟曝光的照片中。
比如对于大型综合巡天望远镜LSST来说，星链计划一旦完成，LSST20%的观测将会变得毫无价值。
2019年9月2日，欧航局“风神”气象卫星与太空探索技术公司“星链44”卫星险碰撞。欧洲航天局对一颗所属卫星采取紧急变轨操作，才避免了一场可能发生的“太空交通事故”。
太空探索的价值，和“星链”卫星互联网的商业价值，谁优谁劣？目前并没有一个现存的规则和制度来权衡。
人类的共同利益有可能被少部分人所掌握和利用！星链，没有人们想象的那么美好！
星链计划的背后考量经济上逐利
O3b Networks的成功，说明5G网络覆盖不到的地方有一个潜在的蓝海市场，资本逐利是天性！
频率轨道资源抢占
根据国际电信联盟“先登先占”的规则，在卫星发射前的2-7年内，向国际电联申报拟建卫星系统的无线电频谱和轨道的技术参数即卫星网络资料。
国外卫星互联网星座频率轨位的争夺再次说明频率的重要性和核心地位。
所以只要占用了，卫星没落地，资源就是你的。马斯克的4.2万颗卫星的计划，不是因为1.2万颗通信容量不够，而是未来发展对频率轨道抢占的需要。
美国FCC毫不犹豫地批准了星链计划庞大的卫星申请，也说明了问题。
国家综合实力的竞争
卫星互联网是航空航天领域发展的一个分支，随着数字地球概念的深入人心，地球每一寸土地都需要数据化。未来的技术将是面向三维立体的空间，比如VR/AR/全息投影，这些技术都需要立体空间的网络通信技术的支持。
5G技术，美国已经落败，自然寄希望于在面向6G及未来的技术方面扳回一城！欢迎阅读我的文章——美国选择WiFi 6，恰是对华为5G及WiFi技术领先地位的无奈！
抢占技术制高点，无疑是各个国家的最重要的战略考量。星链的背后是美国国家的支持。当然这需要国家有强大的综合实力，它本身也是国家强大实力的表现，毕竟这是大国间的游戏！
对未来的建议虽然美国星链计划卫星数量庞大，但是单一的卫星互联网是无法撑起万物互联世界的天空的！中国有5G技术的积淀，6G技术的研发将会更加有优势，只要能及时补充完善中国的太空互联网的能力，就一定能在6G的技术竞争中夺得先机！
所以面对美国星链计划的挑战，中国版的“星链”一定要加快战略布局，早日抢占资源，避免在太空互联网的竞争中落后！
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