衛星互聯網需化解三大難題

本報特約記者　武彥　本報記者　馬俊

盡管近來在太空領域頗出風頭的美國太空探索技術（SpaceX）公司時常有驚人之作，但該公司這次拿出的大手筆仍讓世界為之震撼——太空探索技術公司將與谷歌公司攜手發射700顆近地衛星，建立覆蓋全球的廉價網絡服務。該公司此前透露的計劃更為宏大，將用5年時間花費至少100億美元建立一個約4000顆小型衛星組成的全球通信衛星系統，提供衛星互聯網服務。這種看上去美好的構想當真距離我們如此之近？《環球時報》記者22日就此采訪了中國航天專家。

據美國《洛杉磯時報》21日報道，太空探索技術公司得到谷歌公司和富達基金的10億美元融資后，將大力推動一個專門針對拓寬互聯網可用性的衛星研發項目。太空探索技術公司創始人艾倫·馬斯克透露，計劃發射的700顆低軌衛星將組成一個覆蓋全球的星座，其中每顆衛星重量不超過250磅(113.5公斤)，體積相當于目前最小通訊衛星的一半。按照設想，這個衛星網絡可以讓傳統互聯網無法到達的偏遠地區也能廉價且快速地上網。

一名中國航天專家告訴《環球時報》記者，目前各國通信衛星分兩類，其中大型通信衛星主要在地球靜止軌道運行，只需要一顆這樣的通信衛星就能覆蓋40%的地球表面，使覆蓋區內的地面、海上、空中的通信站能相互連通，但因為這類衛星運行軌道距離地面較遠，存在信號延遲和強度衰減的問題，而且地球靜止軌道能同時運行且不相互干擾的衛星總數有限（約250-300顆），因此各國紛紛將通信衛星的下一步發展瞄準近地衛星。不過單顆近地衛星覆蓋的面積有限，要保證通訊連貫，就需要由多顆近地衛星組成星座。從這點上說，太空探索技術公司的計劃完全符合未來發展趨勢，它相當于把地面的數據交換機、網線和基站搬到太空中，可以擺脫偏遠地區地面基礎設施的限制。事實上太空中已有類似用途的衛星群。例如谷歌公司參與投資的O3B衛星星座已于2014年開始運營，該星座現由8顆衛星組成，運行在約8000公里的中軌道，可為整個非洲大陸、拉丁美洲大半部、中東、東南亞、澳洲與太平洋各島的廣闊區域提供高速網絡服務。

該專家表示，與O3B衛星相比，太空探索技術公司的規劃更為宏大，需要克服的技術難題更多。無論是700顆衛星還是4000顆衛星，數量都遠超傳統星座，例如“銥星”系統由66顆衛星組成，“全球星”為48顆，因此太空探索技術公司要提供廉價網絡服務，首先面臨的難題就是如何盡可能降低衛星成本。盡管該公司選擇用較便宜的小型衛星，但現有小型衛星的低成本優勢，付出的代價是壽命短、性能單一。要在這類衛星上集成復雜的通信接收和轉發設備，還需期待在微機電等技術領域出現重大突破，才有望在小型化的同時實現衛星成本的大幅降低。此外龐大數量的衛星星座運營管理成本也不容忽視。

第二個難題是“衛星互聯網”能否提供足夠的帶寬。隨著網絡時代的到來，各種圖片、視頻等大數據文件的傳輸要求越來越普遍，相比之下，現有的衛星通信帶寬存在瓶頸。即便是擁有專用“全球寬帶衛星通信系統”的美軍，也時常難以滿足區區幾十架無人機實時視頻傳輸的數據量。因此現有的衛星網絡系統更多只是作為傳統網絡服務的補充。例如“銥星”系統只能傳輸經過壓縮的郵件或低像素圖片，無法瀏覽網頁，更不用說視頻聊天，它主要是在無手機信號區域提供緊急聯絡，而O3B現有8顆衛星的總帶寬為84Gbps，主要限定為太平洋島嶼等人口稀少的偏遠地區提供網絡服務。太空探索技術公司希望用衛星互聯網逐漸取代地面的路由器光纖骨干網，這顯然在技術上仍需時日。

第三個難題則是衛星的管理問題。在近地軌道新增數百上千顆小型衛星，首先需要解決監管障礙，包括如何與其他衛星協調，避免衛星相互干擾。此外通常小型衛星壽命最短的只有幾周，長的也不過幾年。依靠一箭多星技術，太空探索技術公司在幾年內完成700顆衛星的發射并不難，但隨之而來的大量衛星壽命到期的報廢問題卻難以處理。它們很可能成為漂浮在近地軌道上的太空垃圾，威脅其他衛星的安全。

不過該專家也表示，太空探索技術公司的“龍”飛船、“獵鷹”運載火箭都打破了國際航天界的預測，衛星互聯網或許能再次給世界一個驚喜。▲