“天”“海”競(jìng)賽：在競(jìng)爭(zhēng)中前行的衛(wèi)星通信技術(shù)

第一條跨大西洋海底電纜，讓通信邁入新時(shí)代

隨著十八世紀(jì)工業(yè)革命的發(fā)展，歐洲和北美之間的通信變得日益重要。但往來于兩地之間的船舶需要10天左右的時(shí)間，采用傳統(tǒng)運(yùn)送郵件的通信方式根本無法滿足商業(yè)人士、政府機(jī)構(gòu)等各行各業(yè)人士的需求。隨著1858年大西洋電報(bào)公司成功鋪設(shè)了第一條跨大西洋的海底電報(bào)電纜，人類的遠(yuǎn)距離通信邁入了新時(shí)代。奧地利作家在《人類群星閃耀時(shí)》一書中評(píng)價(jià)道，“從這一刻起，整個(gè)地球跳動(dòng)著同一顆心臟。生活在地球上的人類，能同時(shí)從地球的一端聽到、看到、了解到地球的另一端。人類以自身的創(chuàng)造力，變得像神一樣無處不在。多么美好！”

但當(dāng)時(shí)的通信效率非常低，最開始每小時(shí)只能傳輸幾個(gè)單詞。隨著技術(shù)的不斷迭代，在美國電話電報(bào)公司和英國郵政局的努力下，第一代跨大西洋電話電纜（TAT-1）在1956年得以成功鋪設(shè)，能夠同時(shí)提供36路國際電話業(yè)務(wù)。

太空中的衛(wèi)星，讓通訊大步跨越

衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)界的人此時(shí)看到了商機(jī)。美國電話電報(bào)公司貝爾實(shí)驗(yàn)室的約翰·皮爾斯在1955年發(fā)表的一篇題為《軌道無線電中繼》的文章中分析認(rèn)為，如果能通過衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)30倍于TAT-1海底電纜的通信容量，這豈不是能形成一筆10億美元的生意？約翰·皮爾斯絕不是一個(gè)空談?wù)撸髞磉€身體力行，在貝爾實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)了“電視衛(wèi)星一號(hào)”（Telstar1）的研發(fā)，被譽(yù)為“通信衛(wèi)星之父”。

1965年4月6日，由國際通信衛(wèi)星組織（Intelsat）運(yùn)營、休斯飛機(jī)公司研制的“晨鳥”衛(wèi)星（也稱為國際通信衛(wèi)星1號(hào)）發(fā)射成功，成為了全球第一顆商業(yè)靜止軌道通信衛(wèi)星。在這顆衛(wèi)星中，休斯飛機(jī)公司繼承了第一顆靜止軌道實(shí)驗(yàn)通信衛(wèi)星——同步通信衛(wèi)星3號(hào)（Syncom-3）的相關(guān)技術(shù)，并進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。這顆衛(wèi)星能夠提供240路電話業(yè)務(wù)，優(yōu)于同期第3代跨大西洋電話電纜（TAT-3）所能實(shí)現(xiàn)的138條國際電話信道的容量。

太空通訊和海洋通訊的競(jìng)爭(zhēng)

在這之后的二十多年中，靜止軌道通信衛(wèi)星和海底電纜兩種技術(shù)路線在技術(shù)和商業(yè)上一直持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)：1968年發(fā)射的首顆國際通信衛(wèi)星3號(hào)能夠提供1200路電話服務(wù)；美國電話電報(bào)公司在1976年建成的第6代跨大西洋電話電纜（TAT-6）能夠提供4000路電話服務(wù)；由福特宇航和通信公司制造，并于1980年發(fā)射的首顆國際通信衛(wèi)星5號(hào)能夠提供15000路電話服務(wù)。

在這一時(shí)期，由于靜止軌道通信衛(wèi)星所能提供的通信容量和價(jià)格都優(yōu)于海底電纜，以國際通信衛(wèi)星組織為代表的衛(wèi)星運(yùn)營商一度占據(jù)了國際電話市場(chǎng)的半壁江山。

但情況在1988年發(fā)生了變化。隨著第8代跨大西洋電話光纜（TAT-8）的成功鋪設(shè)，以光纖為代表的顛覆性技術(shù)橫空出世，改變了歷史格局。TAT-8能夠?qū)崿F(xiàn)每秒560Mb的數(shù)據(jù)傳輸速率。而僅僅一年后，私營的PTAT-1海底電纜投入使用，不但打破了美國電話電報(bào)公司的壟斷，還將數(shù)據(jù)傳輸速率提高到了每秒1.26Gb，這相當(dāng)于40000路電話信道，是TAT-6的整整10倍。2018年，由微軟、臉書等公司投資的“潮汐”（Marea）海底光纜投入使用，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到了驚人的每秒160Tb，是TAT-8系統(tǒng)的28萬倍。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前海底光纜承載著98%以上的國際帶寬，通信衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì)逐漸不復(fù)存在。

“流水前波讓后波”，盡管通信衛(wèi)星的風(fēng)頭被海底光纜搶走了。但兩者是無法彼此取代的，它們從生態(tài)學(xué)上形成相互備份的關(guān)系，提高了人類通信的彈性，從而更好地為人類保駕護(hù)航。比如2022年初，湯加因?yàn)楹５谆鹕絿姲l(fā)及由此引發(fā)的海嘯而導(dǎo)致海底光纜受損，在一個(gè)多月的光纜修復(fù)期內(nèi)，這個(gè)國家只能依靠衛(wèi)星與外界進(jìn)行通信。當(dāng)然，衛(wèi)星運(yùn)營商和衛(wèi)星制造商也沒有坐以待斃，推出高通量衛(wèi)星這一概念，某種程度上也是為了跟競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手抗衡，提升自身的生存能力。

這些給了我們以下啟示：第一，公平的競(jìng)爭(zhēng)能夠促進(jìn)技術(shù)的革新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，讓人類享受到技術(shù)帶來的紅利。正是由于通信衛(wèi)星和海底光纜的不斷競(jìng)爭(zhēng)，國際電話、衛(wèi)星電視和互聯(lián)網(wǎng)流量的價(jià)格不斷下降，讓我們享受到了互聯(lián)網(wǎng)的便利。第二，要敢于超前想象和思考。貝爾實(shí)驗(yàn)室的約翰·皮爾斯在人類發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星之前，就設(shè)想了用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)國際電話中繼的方案；同樣，太空探索技術(shù)公司的埃隆·馬斯克當(dāng)年提出可重復(fù)使用火箭的概念時(shí)，也受到了專業(yè)人士的嘲笑，但最終這些大膽的設(shè)想都變成了現(xiàn)實(shí)。