“星鏈”計劃如何改變未來互聯網 為何引全球天文學家眾怒?
2021年02月18日05:44

  原標題:“星鏈”計劃如何改變未來互聯網?

  環球時報記者 陳山

  美國太空探索技術公司(SpaceX公司)於北京時間16日再次將60顆“星鏈”衛星成功送入預定軌道。美國“太空飛行”網站16日稱,目前累計發射的“星鏈”衛星數量多達1145顆,它們已向美國北部和加拿大的上萬用戶提供高速上網服務。這種被部分美國媒體吹捧為“改變世界連接方式”的新型互聯網,影響到底會有多大?

  地球軌道能容納多少衛星

  報導稱,這是SpaceX公司正式發射的第19批“星鏈”衛星,如果算上2018年2月發射的兩顆測試衛星,累計發射的“星鏈”衛星數量已經多達1145顆。按照計劃,該公司還將在本月內再完成兩次發射,使衛星數量增加到1265個。但這仍遠不是“星鏈”計劃的全部。為了達到“在地球上任何地點可接入高速互聯網”的目標,SpaceX公司將發射多達1.2萬顆衛星,並申報再增加3萬顆衛星,使衛星總量達到4.2萬顆。

  《環球時報》記者注意到,類似“星鏈”這樣的巨型衛星星座計劃並不罕見。去年申請破產保護的互聯網公司一網(OneWeb)已透露將把星座組網衛星數量增加至4.8萬顆。亞馬遜公司首席執行官貝索斯也宣佈將發射由3236顆衛星組成的互聯網衛星星座。這些看似瘋狂的計劃不由引起人們的擔憂:地球軌道上能容納這麼多衛星而不發生衝突嗎?

  接受《環球時報》記者採訪的一名中國航天專家17日表示,由於運行高度的不同,地球軌道能容納的衛星數量也不一樣。在200-2000公里的近地軌道上,能容納的衛星數量大約在6萬顆左右。隨著技術的發展,衛星間隔可以進一步縮小,這意味著能容納更多衛星。但另一方面,衛星除了佔用軌道空間外,還可能因距離太近導致信號相互干擾,因此在使用的頻率資源上也產生激烈競爭。例如在距離地球3.6萬公里的靜止軌道上只容納了約400顆衛星就已經非常“擁擠”了。而國際電信聯盟對衛星軌道和頻率的分配原則是“先申報先使用”。為此國外這些互聯網衛星星座動輒就申報成千上萬顆衛星的重要原因就是展開太空“圈地運動”,從而穩固地壟斷軌道資源。

  用衛星高速上網靠譜嗎?

  SpaceX公司宣稱,“星鏈”計劃的目標將向農村地區和尚未使用高速寬帶的世界其他地區提供廉價的高速上網服務。但用戶並不能直接用手機或電腦連上衛星,而是首先需要花費 499 美元申請“星鏈”天線套件,並以每月99美元的價格訂購上網服務。測試顯示,目前用戶的平均下載速度為50-150Mbps,延遲為20-40毫秒。SpaceX公司宣稱,隨著未來在軌衛星的數量增加,用戶將有更好的上網體驗。

  中國航天專家表示,理論上講,提供服務的衛星數量越多,用戶獲得的上網服務質量越好。但另一方面,“星鏈”發射更多衛星的前提是有更多用戶使用,屆時通信帶寬分攤到每個用戶頭上到底是多還是少,目前還很難說。此外,考慮到用戶並非均勻分佈在地面上,而是往往在居住區集中居住,因此帶寬被分攤後的上網體驗可能更差。

  事實上,如何平衡衛星組網成本和用戶體驗一直是類似互聯網衛星星座項目的頭等難題。一網就是因為野心過大,試圖一開始就瞄準全球組網而最終破產。Google公司和臉書公司用高空氣球和長航時無人機替代衛星,組成全球互聯網的努力也因為同樣的原因而相繼宣告失敗。

  中國專家表示,目前業內比較公認的觀點是,根據現有技術,互聯網衛星星座存在自身局限性,很難完全取代地面通信基站。它更適合與地面基站相互補充:在人群密集的城市地區,地面基站可以保證上網質量;在人煙稀少的山區、沙漠或海洋,佈置地面基站的成本過高,利用互聯網衛星可以低成本地保證網絡通信,而這些地區稀少的用戶群也不會對上網體驗造成太大影響。

  全球天文學家憤怒了

  “星鏈”計劃面臨的麻煩還遠不止限於成本問題。隨著越來越多的衛星被送入近地軌道,全球天文學家憤怒了。美國“太空”網站稱,天文觀測最怕光汙染干擾,天文台大都遠離城市,建在山巔或海島之上。但天文台躲得過地面光無汙染,卻躲不過天上衛星的反射光。天文學家用光學望遠鏡觀測遙遠天體時,往往需要進行長達數小時的長時間曝光,“星鏈”衛星在空中集體飛過,帶來的影響幾乎是災難性的。

  面對全球天文學家的集體控訴,SpaceX公司宣稱將為後續衛星增加遮陽板,以降低由此帶來的光汙染。但根據天文學家的後續反饋,這種措施的效果很差。

  此外,“星鏈”衛星的壽命僅有5年。此前有報導稱,目前已有至少47顆衛星脫離軌道,墜入大氣層中燒燬。雖然SpaceX公司宣稱“星鏈”衛星壽命到期後會利用推進器自行進入低軌道,迅速進入大氣層燒燬,不會成為太空垃圾。但考慮到整個“星鏈”計劃將包含4.2萬顆衛星,意味著每年都會有數千顆衛星需要離軌自毀,如何確保如此巨大的廢棄衛星不會變成地球周圍的太空垃圾至關重要。

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