21全球观察丨第十三批卫星将于本周四发射,马斯克的“星链计划”会成为5G的颠覆者吗?

21世纪经济报道 21财经APP 郝楠
2020-09-16 13:19

“星链计划”会颠覆电信与互联网格局,扭转中国的5G优势吗?

美国太空探索技术公司(SpaceX)近日透露,其“星链计划”将于本周四(9月17日)发射第十三批卫星。目前拥有近800颗卫星的 “星链计划”致力于打造上万颗卫星组成的“太空互联网”,为全球提供稳定、廉价且高速的宽带互联网服务。在当前的国际形势下,“星链计划”会颠覆电信与互联网格局,扭转中国的5G优势吗?

 对5G带来挑战

“星链计划”(Starlink)是马斯克(Elon Musk)领导的美国商业航天企业SpaceX的大型项目。该项目于2015年宣布,计划斥资100亿美元,在2018年至2027年间,打造由12000颗近地轨道卫星组成的“太空互联网”,其中7500颗、1584颗、2825颗卫星分别位于距地面340千米、550千米和1150千米的轨道上。这一卫星网络将提供覆盖全球的稳定、廉价且高速的宽带互联网服务,包括当前互联网基础设施难以覆盖到的山区、沙漠、冰原等地区。

截至2020年9月,SpaceX已经进行了12次发射任务,实现了将近800颗卫星在轨。鉴于当前卫星网络已经达到提供互联网服务的最低标准400颗卫星,该公司计划在今年年底前,开始在美国北部和加拿大南部提供“太空互联网”商业服务。此外,马斯克已经获得美国联邦通讯署批准,继续在328千米到580千米之间的低地轨道跟进部署3万颗卫星,尽可能地方便“太空互联网”与地面基站的设备连接,提供全方位的太空遥测、追踪和控制等功能。

SpaceX的“太空互联网”一旦成型,将对当前的互联网服务带来巨大冲击。与当前地面基站或地下光缆等提供的互联网服务相比,“太空互联网”将速度更快、容量更大、适应性更强、延时更慢、覆盖范围更广、成本更低、使用更方便。比如,速度方面,“太空互联网”宣称能达到平均1GB的带宽速度,是当前全球平均网速5.1MB的200倍;容量方面,SpaceX卫星系统中的每一颗卫星,能够为用户们提供的下行容量总和在17Gbps到23Gbps之间;延时方面,“太空互联网”的延时能控制在25ms到35ms之间,甚至低于20ms。

 “星链计划”所主打的全球覆盖的、稳定、廉价且高速的宽带互联网服务,对当前的5G技术及设备部署既有互补作用,也带来挑战。5G 是“第五代”蜂窝通信的缩写,主要特点是:波长为毫米级、超宽带、超高速度、超低延时。限于其特性,5G的部署需要密集地设置微型基站,平均500米范围1个。只有在数据高速且大量传输的5G网络中,当前设想的诸多智能应用场景才能成为现实,如智慧医疗、无人驾驶、智慧交通等。与“星链计划”打造的“太空互联网”相比,密集部署微型基站的5G网络在延时、带宽、速度等性能方面并不逊色。

然而,5G对于微型基站密集程度的要求,也决定了其在经济效益上,只适用于人口密度较高、地形结构简单的城市地区。“星链计划”借助大型地表基站的辅助,则可以覆盖到人口密度低、地形结构复杂的地区。事实上,地球七成以上的面积是海洋,且三成陆地面积中也有大量的沙漠、草原、山地、冰原等地区,在这些地区的旅游、科考、军事等活动,以及相应活动中应用的民用智能设备如自动驾驶汽车,军用智能设备如无人机,都将极大受益于“太空互联网”,形成巨大的商业与军事优势。

5G时代的革命性并不单纯在于5G技术本身,而在于数据的高速传播能使人类社会进行万物互联。无论是工业互联网还是物联网,设备之间、人与设备之间、人与人之间的高速、大量的数据连接,都将革命性地推动生产力快速发展以及社会经济大步前进。这一前进步伐将基本上只受限于数据连接的速度和容量,以及万物互联的广度。“太空互联网”提供的数据传输速度与容量可以达到6G的范围,而其依赖卫星网络所能形成的覆盖范围,理论上可以扩展到海陆空,甚至还能服务于外层空间的人类活动。

在大国博弈中的角色

在当前中美摩擦加剧、5G应用前景广阔的背景之下,“太空互联网”必将成为大国博弈的新边疆。目前,中国的华为在5G领域遥遥领先,中国企业在人工智能、机器学习等5G可以应用的技术方面也后来居上,仅次于拥有几十年技术积累的美国。美国虽然在人工智能等技术领域的基础层和技术层独占鳌头,但在5G领域,则高度依赖于欧洲的爱立信、诺基亚等企业。

自奥巴马时代以来,美国政府连续发布国家战略,不断强调5G的重要性。2019年7月,特朗普签署总统备忘录,要求制订开放与利用5G通讯波段的国家战略,激励私人资本投入。2020年2月的预算案中,特朗普政府也为国家通讯与资讯管理局增资80%,出资额达数千万美元,主要用于支持5G技术的研发和铺设。2020年4月,特朗普专门在白宫召开5G峰会,齐聚美国国内外通讯及科技巨头,这一战略性会议直指反制华为及中国在5G领域的科技优势。

发展“太空互联网”,弯道超车率先进入6G时代也是美国的策略选项之一。虽然,SpaceX为马斯克领导的商业性企业,但马斯克本人的企业从一开始便和美国政府有千丝万缕的关系。事实上,无论是马斯克一开始发起的民用载人航天飞船计划,还是如今的“太空互联网”项目,都与美国国家航空航天局、美国国防部有直接合作,或是被直接纳入其研究发展计划,或是接受其资助,或是使用其设备设施等。这些都使“太空互联网”有可能成为日后美国战略部署的一部分。

除了SpaceX与美国政府的关系可能带来威胁之外,“太空互联网”还对中国构成了两大挑战。其一,4.2万颗近地卫星组成的网络将大大消耗近地卫星轨道的有限资源。近地卫星轨道资源、频率资源有限,普遍遵循“先到先得”原则。截至2020年3月31日,科学家联盟(UCS)的数据库显示,地球上发射的在轨卫星有2666颗,其中美国有1327颗,中国363颗,俄罗斯169颗,其他国家合计807颗。中国目前也在建设“鸿雁”“虹云”与“行云”三大低轨卫星系统。其二,对于现代军事活动而言,覆盖范围广、精度高、速度快、延时低的卫星系统已经变得至关重要,一方面卫星系统可以作为通讯系统引导军事活动和设备,比如指挥单兵作战系统、引导无人机和精确制导导弹、指引深海作战舰艇等;另一方面,卫星本身也可以作为作战平台,对地面或其它卫星造成伤害。早在冷战后期的1980年代,里根政府的“星球大战”计划中就曾提出过此类构想。

不过,“太空互联网”的建设并不容易。虽然经过几十年的发展,大批量制造、发射并运营卫星的技术已经日趋成熟,但“星链计划”的不少“前车”都败于项目的商业化。毕竟,对于最终上万颗卫星组成的“太空互联网”而言,每颗卫星近100万美元的成本、卫星发射的成本都要求SpaceX能在短期内拿出经济上可行的商业模型,推出大众可以负担的稳定服务。此外,SpaceX并非该领域的独行侠,中国竞争者也正在不断加入该领域的竞争。鉴于近地卫星轨道资源、频率资源有限,SpaceX能否占据足够位置来实现全球互联也未可知。在当前国际形势下,大国竞争带来的不确定性会否延伸到太空领域及“太空互联网”服务的提供,也有待观察。

(作者为察哈尔学会助理研究员,21世纪经济报道特邀作者)

(作者:郝楠 编辑:和佳)