星鏈衛星網絡來勢洶洶

破風

全球星鏈布局在即

一個平靜的下午，交易員史帝夫突然抬頭，注意到屏幕上通知，股票板上有一群人準備炒作一只美股?！疤昧?，我又可以大賺一筆！”在其他股民的訂單送出之前，他已經提前數十毫秒，將自己的訂單輸入納斯達克系統。

接著股價果然如預料上漲，他也順利地套利了結。當交易的腎上腺素褪去，他覺得肚子餓了。于是掉轉船頭，開船出去吃海鮮。他不用坐在交易廳或者網絡遍布的市區，僅僅從太平洋上的一艘小船上領先其他人進行交易，是因為使用了衛星網絡服務星鏈Starlink。

星鏈是SpaceX的姊妹公司，其實還在測試中，不過即將完成第一階段的部署。3月14日早上，一臺SpaceX 獵鷹9號火箭將60顆星鏈人造衛星送至軌道上，并且成功地在海上降落，結束創紀錄的任務。 這一臺獵鷹9號是 SpaceX 旗下發射與降落共9 次的老兵。日前，另一臺獵鷹 9 號也完成遞送 60 顆星鏈衛星至軌道，讓 SpaceX 越來越接近其初步規劃的 1440 顆衛星“星座”。

當前地球的軌道上有約 2000 顆人造衛星，而星鏈要額外增加 1440 顆！事實上根據星鏈最新的計劃，預計在 2025 年之前發射 1.2 萬 顆人造衛星，后續再考慮發射 3 萬顆，總計 4.2 萬顆人造衛星！為什么要這么多衛星？因為星鏈使用的低軌道（Low Earth Orbit， LEO）衛星，離地面近，因此需要大量衛星才能覆蓋全球。這跟傳統衛星非常不同。

傳統衛星網絡是由地球同步衛星（geosynchronous satellite，簡稱 GEO 衛星）發送，這類衛星固定在地球的相對位置上，離地距離超過2萬公里，可以涵蓋很大的區域范圍，因此只要數十顆就能涵蓋整個地球，但相對的頻寬比較小。

而且由于衛星離地太高，地面必須用大體積的天線才能接收到訊號。 若改用近地的 LEO 衛星，無法固定在地球的相對位置上，涵蓋范圍也比較小，因此需要大量衛星組成一個“小行星帶”才能服務全地球，但優點是地面接收器可以大幅度縮小。

GEO是圖中的高軌道衛星，而LEO是低軌道衛星。傳統衛星網絡公司為何不用 LEO 衛星呢？因為他們沒有SpaceX星艦，SpaceX與星鏈是魚水關系，火箭與衛星互補。SpaceX 開發出可回收的火箭，大大降低了運貨至太空的成本，破壞了太空運輸業行情，然而其最大顧客通訊衛星業卻來不及反應。

SpaceX在2012 年就已預見未來可能會無貨可送。而LEO衛星貌似最好的選擇，LEO 離地面近，涵蓋的區域較小，而且容易因大氣摩擦而損耗，使用期限短，屬于長期客戶。星鏈的衛星預期壽命5年，以3萬顆衛星計算每年需補充六千顆衛星。這對傳統的衛星業者是天文數字，但這些對SpaceX不是問題。它發射成本低。

LEO衛星更輕，可以標準化與量產。如果說生產傳統GEO衛星像是打造手工超跑，那么做 LEO衛星就像是量產經濟型轎車。預估60 顆星鏈衛星的生產加發射成本低于三千萬美元。

衛星填補了火箭的空艙率，降低了SpaceX的單位成本。而 SpaceX 的低發射成本也提高了星鏈的價格優勢。雙方可以擴大彼此的規模，進而持續壓低成本。而且 SpaceX 還可以用星鏈來測試成本，即便火箭發射失敗，損失也不至于太慘重。例如一開始提到的獵鷹9號，原本規劃是能重復發射 10 次，但很明顯還沒有做到這一步，可重復使用的次數也就2～3次。

平價衛星網絡說起來容易，目前還有許多未知的挑戰。例如用戶如何連上網絡？LEO 衛星無法與地球同步運行，而是以每小時 17500 英里的速度飛馳。而用戶的需求首先是必須一開機就能快速接上衛星，同步資料，這需要一顆衛星消逝在地平線之前轉接下一顆衛星才行。要解決此問題，首先需要衛星數量多，未來的數量將是今天的數十倍。

其次，用戶花約 500 美元，會取得一個相控陣列衛星地面站，類似于現在的“小鍋蓋”。地面站能自動“掃描”天空，找到最適合的衛星，連線，并追著衛星的位置轉動。前一顆衛星下線，會通知地面站下一顆要連接的衛星的位置，周而復始。

根據初期的測試，目前第一批用戶反應良好，許多匯報下載速率約 160 Mbps，上傳速度超過 15 Mbps，而延遲（latency）則在 40 毫秒以內。可以說是與傳統寬帶及 4G 網絡不相上下，延遲性則更勝一籌。然而頻寬是衛星的硬傷。未來用戶增加時，會分掉衛星的頻寬怎么辦？答案還是規模：發射更多衛星！

衛星的頻寬可以疊加。越多衛星覆蓋同一區域，頻寬越大。因此星鏈將在不同高度部署衛星。根據星鏈提交的計劃，其第一階段的衛星將在離地 550公里至 1275 公里之間，分 5 層部署 4408 顆衛星。第二階段則在非常低軌道的 335 ～345 公里，分 3 層部署 7518 顆衛星。因此同一用戶的頭頂將有數顆不同高度的衛星。

未來各國低軌道衛星將包裹全球

更驚人的是，目前星鏈正在研發衛星與衛星之間的鐳射資料傳輸系統。如果成真，則流量可以進一步分散：一顆衛星滿載時，可以呼叫其他衛星分擔流量。衛星之間要傳輸資料，必須同步移動。因此可以想像星鏈的終極形態，是形成包圍地球的 8 個層，就像包著巧克力的 8 層包裝紙。

除了自動追蹤衛星、頻寬疊加、衛星互連技術之外，星鏈的衛星可以在脫離火箭后自己移動到軌道定位、自動趨避碰撞物、自動微調位置，以及在退役時自動脫離軌道，墜下大氣層，并焚燒至少 75%。