作者:房广林 科普视频创作者
中国版星链迈出重要的一步!“千帆计划”首发18颗星进入太空。这个计划要发大概15000颗星,用处太大了。
咱们国家的星座组网通信计划,简称星链计划,有好几个。(2024年8月6日)这次发射的是被称为“千帆计划”的G60星链。
首批 18 颗组网卫星在太原卫星发射中心搭乘长征六号甲运载火箭通过“一箭 18 星”的方式发射升空,卫星顺利进入预定轨道。这意味着咱们中国版的“星链”即将闪耀星空。
其实早在2021年,该计划的产业基地落户上海松江区。计划打造国内首个创新研发、生产制造、应用落地为一体的卫星互联网产业集群。同时,上海市人民政府提出布局“天地一体”的卫星互联网,推动天基网络与地面网络融合应用,促进卫星导航、卫星通信等系列产品以及卫星应用场景的发展。上海在空天经济方面的步子还是走的比较快的。
随后上海垣信卫星作为“千帆星座”的核心企业2023年开始启动建设包括三代卫星系统的,全频段、多层多轨道星座计划,正式开始布局“天地一体、万物互联”的卫星产业。
这次首批18颗组网卫星是星座第一代卫星GEN1中的第一批次。采用上海格思航天自主研发的可堆叠型平板卫星平台,每颗卫星重量大约在300kg左右。按照规划,今年预计将发射108颗低轨卫星。星座建设的第一阶段目标是到2025年底实现648颗卫星在轨提供区域网络覆盖,到2027年实现“全球网络覆盖”,预计到2030年底形成1.5万颗低轨卫星的部署,当然小卫星一般都有短寿命的问题,包括产品一多也涉及到入轨后的良率,能否正常工作问题。如果到时候想要实现14000-15000颗在轨,势必要发射比这多的卫星上天。 单单这一个计划,现在国家队的火箭肯定是打不完的。商业航天公司大运力,可重复使用火箭得快点加速了。更何况还有其他的星座组网的卫星要发射呢。
千帆计划到2030年万颗以上卫星在轨,将为全球用户提供低延时、高速率及高可靠性的卫星宽带互联网服务。可能大家会感到疑惑,现在不是已经有4G、5G了吗,为啥还需要卫星互联网?
的确目前我国地面通信系统已经非常发达,约30%的区域覆盖有地面基站,但还有70%的面积,例如海洋、部分高原、沙漠无人区等没有信号。在地面5G网络无法覆盖的偏远地区、飞机上或者远洋船舶上,利用星座卫星就可以提供经济可靠的网络服务,将网络延伸到地面基站信号无法到达的地方。在太空、海洋、沙漠等偏远地区,星座卫星与地面通信网络4/5G形成互补 。
并且卫星互联网也将是从5G到6G网络升级迭代的重要组成部分。未来我们要实现6G通信的话,卫星互联网是必不可少的。当然并不是一锤子把5G都干掉,咱不干那么浪费的事儿,就包括现在还有3G模式呢。到时候是5G和6G并行使用和继续推进研发技术升级,通过星座组网建设,能够实现5G到6G的星地系统融合。最终实现星地一体,提供无感知的一致服务。
其实我们要快速的发射,抢占轨道资源,太空里的卫星轨道能够承载的卫星数量是有限的。
从全球角度看,美国2016-2023年轨道发射次数以及入轨次数尚处于领先地位,中国紧跟其后。老马的星链因其可重复使用火箭的快速发射,美国星链的规模正在不断扩大,成为全球规模最大的商业宽带卫星群,所以大家有的时候要理性的看待科技的进步,有的时候别的进步是对自家的威胁。当人家发射的快,发射的多,卫星轨道资源占没了。咱们想再发的时候,没地方了!而星链在战争中的用途和作用,大家近两年也都看到了,包括后续给美国军方升级的星盾大型星链卫星,都是对轨道资源的快速占领和对我们国家的空间威胁。
这类低轨的通信小卫星通常在距地球表面300公里至2000公里的高度运行,与中高轨道卫星相比,具有更便宜、传输效率更高等优势,而且发射成本也会降低很多。
美国国防部和美国太空部队今年4月发布了两份最新战略文件显示,均主张军方将商业太空技术,用于通信、太空监视、导航和其他基本服务整合到国家安全架构中。并强调了航天领域的快速发展以及国防部利用这些技术的必要性。美国太空战略家杜尔曼甚至说:谁控制了近地轨道,谁就控制了整个近地空间。
SpaceX虽然是民营企业,但其商业合作中很大一块蛋糕是来自美国军方,后续推出的星盾定向服务于美国国家安全机构和五角大楼,标志着“星链”军事化发展迈出的关键一步,将从根本上提升美军通信侦察、空间态势感知和天基防御打击能力。也就是说,不但抢占了低轨道空间,还把星链延伸到了军用,未来如果爆发战争,SpaceX肯定是美军所掌控的。除此之外,星链还可能会被美国之外的国家所用,据《南华早报》报道,日本军方也决定使用星链。
因此,我们搞自己的星链是迫在眉睫的重要大事儿。还有一重大原因就是轨道资源是有限的,地球近地轨道仅可安全容纳大约6万至10万颗卫星。
国际电信联盟的规则就是:先到先得。其中SpaceX,申请了4.2万个,截止2024年6月,已经发了6000多颗星链卫星。因此我国的星链卫星发射时间很紧迫了。
当前商业航天竞争已经成为全球航天竞争的主要形态之一。国外企业主要有SpaceX、OneWeb、Telesat和亚马逊的Kuiper等均规划了千颗级别的发射量,并朝着万颗星座级别发展。
然而发射成本是低轨卫星互联网星座快速组网普及的关键,卫星互联网赛道崛起的背景也是依托于民营商业火箭持续在运力载荷与可回收技术上实现迭代。虽然我国近地轨道卫星星座计划起步较晚,但国内航天企业布局快,多个星座规划齐头并进,预计用不了多长时间,随着多款新型火箭首飞,卫星互联网运力缺口也将得到解决。今年一箭18星成功入轨之后,随着每年交付能力翻番,后续还将探索“一箭36星”、“一箭54星”等等。
同时我国多个近地轨道卫星星座计划也相继启动,包括G60星链在内,还有GW星座,Honghu-3(鸿鹄-3),银河Galaxy 卫星星座等,发展后势强劲。
“GW 星座”:由中国卫星网络集团有限公司(中国星网)牵头,计划打造一个由 1.3 万颗卫星组成的星链主体,多的就是候补的。这个计划数量不太固定。
上海蓝箭鸿擎科技有限公司的Honghu-3鸿鹄-3星座,计划在160 个轨道平面上发射共1 万颗卫星。
而成立于2016年的银河航天则是通过快速迭代模式,规模化研制低成本、高性能小卫星,来打造全球领先的低轨宽带通信卫星星座网络。
也就是说,包括千帆星座我国目前已经规划了4个“万星星座”计划:预计在接下来的几年,中国将迎来“超万颗星座”井喷式的密集发射任务。
而根据国际电信联盟规定,频率和轨道申请之后,7年内必须发射第一颗星、9年内必须发射总数达到10%、12年内发射总数需要达到50%、14年内整个星座必须完成发射,所以没有金刚钻还真揽不了这瓷器活。包括日本、韩国、德国、法国等也有相关的星链计划。位置就那么多,谁有能力谁就先抢到。
对于我国来说这既是机会又迫在眉睫,国内的商业航天作为新质生产力的重要方向,正从导入期转向成长期。从市场规模来看,2019到2023年,中国商业航天产业保持了23%的年增长率,显著高于全球增速。
鼓励支持中国航天,其实也是在保护我们自己。从微软蓝屏事件,我们就能看到,除了中国,俄罗斯以及个别国家没有被波及,别的国家的职能部门和经济活动基本受到较大影响,自主可控是多么的重要我们大家都应该可以意识到了。
航天产业是刻不容缓的需要发展的,就像显示技术,数字互联网,新能源汽车制造,智能化智造等等产业,航天卫星火箭的技术也能后来居上,现阶段差距会有,未来也会有差距,但是把差距缩小和等着继续增大最后面对的完全是两种结局。只有自身强大,鼓励自家发展好,相关领域能与世界先进水平平起平坐甚至超越,有底气有自信,才能我们要选择的方向。
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者:房广林
审核:周炳红 中国科学院国家空间科学中心 研究员
出品:中国科协科普部
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