2022年國外通信衛星發展綜述

王韻涵 張祎蓮 武珺 畢俊凱（北京空間科技信息研究所）

2022年，高軌通信衛星數量占比進一步降低，低軌通信衛星數量激增，傳統高軌運營商和新興衛星互聯網公司尋求合作，以探索新的發展空間。整體看，通信衛星領域發展競爭態勢激烈，同時伴隨大國競爭及產業鏈條變革，領域發展將面對重大整合和變革。

1 總體態勢

2022年，國外共實施59 次通信衛星發射，成功將1929 顆通信衛星送入太空，其中軍事通信衛星1 顆，民商通信衛星1928 顆。自1958年12月18日第一顆通信衛星成功發射以來，國外已經成功發射6689 顆通信衛星。截至2022年底，國外共有4686 顆通信衛星在軌運行，通信衛星仍是全球在軌數量最多的一類航天器。

2022年，國外通信衛星成功部署的數量較2021年增加541 顆，“星鏈”（Starlink）星座大規模部署是衛星數量增加的首要原因。美國以數量級優勢穩居第一，歐洲位居第二，美國和歐洲發射總數量占比超過99%，繼續保持領先地位。從在軌數量上看，美國、歐洲、俄羅斯位居前三，在軌總數量占比96%。

2022年國外通信衛星發射和在軌數量統計

2 低軌衛星數量劇增，衛星互聯網領域蓬勃發展

主流商業低軌星座進度差距擴大，“星鏈”建設速度全球大幅領先

以“星鏈”“一網”為代表的低軌寬帶星座作為新興網絡信息基礎設施，成為多個國家地區發展熱點。2022年，美國太空探索技術公司（SpaceX）發展的“星鏈”低軌寬帶星座常態化、高密度發射建設態勢凸顯，全年實施34 次批量發射，部署1722 顆衛星，發射次數和發射數量接近去年的2 倍，均搭載星間激光通信終端。衛星產能達到月均180 顆，在8月創下最高發射頻次達到30 天7 發，公司研產和發射能力持續提升。同時，SpaceX 公司在持續向全球范圍輻射業務布局，積極建設海外分公司，不斷拓展業務范圍，在全球取得40 多個國家的落地權；持續推動地面站建設，在建地面站數量160 余個；用戶規模不斷擴大，年底訂閱用戶人數超過100 萬。

2022年，SpaceX 公司積極面向不同細分市場推出差異化服務，持續擴大商業版圖，占領市場份額。接續推出“星鏈商用”（Starlink Business）寬帶服務、“星鏈房車”移動通信服務（Starlink RV）、“星鏈航空”（Starlink Aviation）機載互聯網通信服務和“星鏈海事”（Starlink Maritime）通信服務，并針對不同應用場景，公司推出自主研發的移動、商用、機載、艦載電控平板相控陣終端。

英國“一網”（OneWeb）衛星互聯網系統建設取得進展，歐盟確定主權星座計劃方案。“一網”星座年度部署較預期有所滯后，年初受到俄烏沖突影響，由于不具備自研運載火箭能力，部署被迫中斷，在第四季度恢復發射任務，全年僅部署3 批次110 顆衛星，累計部署504 顆衛星，初代星座完成80%。應用服務方面，一網公司在北緯50°以上地區開通了寬帶服務，并與40 多家公司達成分銷伙伴關系。

加拿大電信衛星公司（Telesat）在加拿大政府的支持下發展低軌大規模互聯網星座“光速”（Lightspeed），在2022年受到供應鏈短缺和資金不足的影響，星座規模由298 顆衛星縮減至188 顆工作星和10 顆在軌備份星，首顆業務星推遲至2025年，正式開通服務推遲至2026年。

此外，亞馬遜公司（Amazon）“柯伊伯”（Kuiper）星座即將開展大規模部署，2022年度預訂2023年83次發射活動，低軌空間爭奪進一步加劇。

手機直連衛星成為發展熱點，多個公司發力進入競爭行列

隨著第三代合作伙伴計劃（3GPP）組織將非地面網絡（NTN）納入5G 標準，“手機直連衛星”概念火熱，并于2022年取得突破性進展，逐步由理論走向現實。2022年9月，蘋果公司iPhone14 手機已具備基于全球星（Globalstar）衛星通信服務的“緊急求救”功能。SpaceX 公司在8月宣布將通過“星鏈”二代衛星為美國電信運營商T-Mobile 的用戶提供手機連接服務，兩家公司將建立一個全新的網絡，使用T-Mobile 公司中頻段頻譜，為美國無地面蜂窩覆蓋的地區提供“衛星到蜂窩”服務，計劃于2023年底首先在美國特定地區開通測試服務，包括短信、彩信和部分應用程序消息推送，之后將進一步增加語音和數據覆蓋。T-Mobile 在網用戶可直接兼容這項服務，無需購買額外設備。

此外，多家初創公司也在開發“手機直連衛 星” 星 座。9月， 美 國AST 空 間 移 動 公 司（AST SpaceMobile）發射原型衛星藍行者-3（BlueWalker-3），11月14日 在 軌 成 功 展開 面積64m2的大型平面天線，是目前部署到低地球軌道（LEO）的最大商業通信陣列，將開展“直連蜂窩”（Direct-to-Cell）技術試驗。領克全球公司（Lynk Global）獲得美國聯邦通信委員會（FCC）的“手機直連衛星”服務運營許可，該公司第5 顆衛星已經與巴哈馬、加拿大、新西蘭、英國、美國的數千臺未經改裝的移動設備和車輛實現了雙向連接，是一個重要的技術里程碑節點。這些測試還證明了Lynk 可以與全球十大移動網絡中的8 個智能手機完成連接。

3 高通量衛星在軌單星容量大幅提升，傳統衛星運營商探索合作方式

歐洲首顆甚高通量衛星發射成功，美國下一代高通量衛星即將部署

2022年9月，歐洲首顆新一代高通量（VHTS）衛星“連接- 甚高通量”（KONNECT-VHTS）衛星發射成功。該衛星屬于歐洲通信衛星公司（Eutelsat），由泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）負責研制，設計容量達到500Gbit/s，星上配備第5代數字透明處理器（DTP）載荷，具有強大的在軌處理能力。該衛星用戶鏈路使用Ka 頻段，饋電鏈路則工作在Q/V 頻段，也是全球首顆在軌使用Q/V 頻段饋電波束的商業通信衛星，可為用戶波束騰出更多可用的Ka 頻段資源，且采用軟件定義網絡（SDN）技術，地面關口站可快速靈活切換，以克服不良天氣對Q/V 頻段信號傳輸的影響，優化了在軌服務能力。

2022年，美國兩大衛星運營商巨頭衛訊（Viasat）公司和休斯網絡公司（Hughes Networks）發展的新一代甚高通量衛星（VHTS）研制工作進入尾聲，計劃于2023年發射。衛訊公司和波音公司（Boeing）聯合研制的衛訊-3（ViaSat-3）衛星已經整裝待發，星上載有Ka 頻段有效載荷，部署成功后將成為首顆單星容量達到Tbit/s 量級的衛星，代表了甚高通量衛星的最新技術水平。休斯網絡公司發展的新一代超高密度衛星（UHDS）朱庇特-3（Jupiter-3）衛星進入真空測試階段，原定于2022年發射，用戶鏈路使用Ka 頻段，饋電鏈路使用Q/V 頻段，為北美和南美用戶提供約500Gbit/s 的容量，預期下行速度最高可達100Mbit/s。

傳統衛星運營商通過合作探索出路，通信行業處于重大整合階段

高中低軌衛星運營商通過“強強聯合”謀求進一步發展。2022年，通信行業兩大熱點事件引發關注，一是美國著名高軌運營商衛訊公司收購國際移動衛星公司（Inmarsat）計劃進展順利，6月衛訊股東特別會議批準了擬議收購國際移動衛星公司的要約。9月，英國政府根據英《國家安全與投資法》，批準了雙方的擬并購協議。兩家公司合并后，全球國際業務總部將設在英國，為全世界各個地區提供更安全、可靠和實惠的衛星通信服務，并繼續深化對英國國家太空戰略的支持。二是歐洲通信衛星公司宣布注資一網公司，7月兩家公司簽署合并諒解備忘，將建立全球首家提供地球靜止軌道（GEO）和LEO 軌道一體化解決方案的多軌道通信衛星運營商，同時，歐洲通信衛星公司成為一網公司的容量分銷伙伴，在全球范圍內為軍民用戶提供移動通信、企業通信、回程傳輸等服務。此外，國際通信衛星公司與SpaceX 公司合作，采購“星鏈”終端和容量服務，并整合自身容量，面向政府用戶提供多軌道管理式服務。

4 多國推進下一代軍用通信系統建設，重視低軌星座能力應用

2022年， 國 外 共 進 行1 次 軍 事 通 信 衛 星發射活動， 俄羅斯成功將1 顆子午線-M-10（Merdian-M-10）通信衛星送入預定軌道。該衛星是升級版“子午線”系列衛星的第3 顆衛星，運行于大橢圓軌道（HEO）。

多國研發新一代高軌軍用通信系統

2022年，美國、歐洲均未發射高軌軍用通信衛星。根據2022年3月美國天軍太空系統司令部（SSC）的最新組織架構調整規劃，美軍未來的高軌衛星通信裝備將按照戰術、戰略和窄帶三大系統來發展，與傳統的寬帶、窄帶、防護劃分方式存在較大不同，目前處于向新系統發展的過渡期，正在持續推進空間、地面、用戶段等關鍵產品和技術的研發、測試。2022年，美國天軍分別于6月8日和11月28日宣布2 個“增強極地系統-后繼”（EPS-R）載荷已成功交付，將于2023年通過挪威的“北極衛星寬帶任務”（ASBM）衛星作為搭載載荷發射，新的地面新信關站也已啟動建設，用于補充現役防護系統在北極地區的覆蓋空白。

歐洲主要的軍事航天國家目前在積極謀劃、論證或開始建設下一代系統的進程中。法國最新一代軍事通信衛星系統的第二顆衛星錫拉庫斯-4B（Syracuse-4B）計劃于2023年發射。英國持續推進下一代天網-6（Skynet-6）衛星項目，新系統將在2028年正式投入運行。

主要大國積極投入大規模星座建設

2022年，在低軌大規模星座浪潮下，低軌大規模星座大容量、低延時、全球覆蓋等能力特點和批量研制、快速部署的建設思路，為軍事作戰通信保障應用提供了新思路、新方案。

美國國防高級研究計劃局（DARPA）于2018年發起的“黑杰克”研究項目，以及太空發展局（SDA）于2019年提出建設的下一代“國防太空體系”（又稱“七層體系”）均旨在探索利用相關技術成果，高效服務于軍事作戰能力升級。傳輸層作為低軌大規模通信星座，是“七層體系”的骨干與基礎，將作為“基底層”支撐“七層體系”后續能力建設與運行，向全球作戰平臺提供可靠、彈性、低延遲的軍事數據連接。2022年2月，美國太空發展局授予洛馬公司（LM）、諾格公司（NG）和約克航天系統公司（York Space System）“傳輸層1 期”（Tranche 1）衛星研制合同，每家公司負責2 個軌道面42 顆衛星，將協同用于實現區域持續低時延傳輸“網狀網”（Mesh Network）覆蓋和超視距的戰術數據鏈連接，構建初始作戰能力。激光星間通信也成為支撐未來通信體系建設的關鍵技術。2022年4月14日和8月25日，DARPA 和SDA 通過2021年發射的2 顆曼德拉克-2（Mandrake-2）激光通信試驗衛星成功建立了激光星間鏈路（OISL），完成了數據傳輸和接收測試。

俄羅斯“球體”（Sfera）多軌道多功能系統啟動建設，2022年10月22日，俄羅斯通過1 次發射成功部署3 顆信使-M（Gonets-M）低軌移動通信衛星和賽艇-D（Skif-D）中軌寬帶衛星。其中，賽艇-D 衛星是“球體”項目首發試驗星，主要目的是保住國際電聯（ITU）為俄羅斯分配的軌道頻率資源，并開展相關技術試驗。根據2022年最新計劃，項目整合了俄羅斯當前的“快訊”（Express）、Express-RV、“亞馬爾”（Yamal）等高軌通信衛星，新建設137 顆“馬拉松”（Marathon）物聯網衛星、6 顆“賽艇”（Skif）中軌寬帶衛星以及“金雕”（Berkut）、“檢閱”（Smotr）等對地觀測衛星，兼顧高、中、低軌，通信和遙感系統同時發展，通過不同功能、不同軌道的衛星系統聯合運營，形成優勢能力互補。

歐洲正式確定在2023—2027年間實施主權星座“衛星彈性、互連和安全基礎設施”（IRIS2）項目，大力發展量子安全通信先進技術，確保在全球范圍內長期提供可靠、安全和劃算的衛星通信服務。星座總投資為24 億歐元，計劃在2024年提供初步服務，到2027年實現全面運營能力，將支持監視、人道主義援助關鍵基礎設施的連接和保護等政府安全通信服務，此外也面向大眾市場提供移動和固定寬帶衛星接入服務。

商業低軌通信星座軍事應用效能初顯

“星鏈”星座是全球系統規劃體量最大、建設進度最快的低軌寬帶星座，其系統發展建設已收到美國軍方的重視與認可。近年來，美軍積極采購“星鏈”服務或利用“星鏈”開展軍事應用試驗和評估，美空軍也已利用“星鏈”支持其核心的“自動作戰管理系統”（ABMS）實戰演習，推動商業系統的服務保障層級不斷下沉，未來還將融入“混合太空架構”，與美軍作戰指控系統之間的耦合程度不斷加深。

2022年，在俄烏沖突中，“星鏈”大容量、高帶寬、低時延以及系統彈性強、終端便捷易用等優勢得到了充分體現。截至10月底，SpaceX 公司共向烏克蘭運抵約2.5 萬部“星鏈”終端，烏軍裝配4000 余部，成為烏境內用戶、烏軍和政府恢復通信鏈路的重要手段，并抵御了俄羅斯的電磁干擾和網絡攻擊，在烏軍作戰中發揮了較大作用，美軍官員評價其“展示出的通信性能和抗毀彈性超出軍方對商業系統的預期”。12月2日，SpaceX 公司還宣告將利用“星鏈”技術和運載火箭能力開展新的“星盾”（Starshield）業務，定位為“服務于政府實體的安全衛星網絡”，以提供遙感、保密通信和軍用載荷搭載能力為重點布局方向，高調進軍軍事航天市場，拓展與軍方的新型合作模式。

5 結語

2022年，通信衛星領域高軌面向大容量、靈活軟件定義研制并行發展，低軌衛星數量激增，呈現批量部署常態化態勢。衛星互聯網發展競爭加劇，各國政府力量加速介入，漸成領域發展新格局，將牽引火箭發射、衛星制造、運營、地面系統全鏈條的變革，并將持續對人類進入和認知太空的能力產生深遠影響。