马斯克的全球wifi真是异想天开?其实他赌得是一盘大棋

  2月22日马斯克使用猎鹰九号火箭从范登堡空军基地发射了西班牙的PAZ(意为“和平”)遥感卫星,这又是一次复用火箭发射,此外马斯克还试图回收整流罩,不过遗憾的失败了。然而,这次任务最大的看点,其实是搭便车的两颗小卫星:Tintin A和Tintin B,这两颗卫星是马斯克野心勃勃的近地轨道通信星座的技术验证星。

  马斯克提出的“星链”(Starlink)星座计划野心勃勃,他计划在距离地面1150到1350公里高度轨道间部署一个由4425颗小型通信卫星组成的通信卫星星座,号称为没有互联网覆盖的荒郊野外提供网络接入。这个计划听起来就很吓人,要知道“星链”组网的4425颗卫星数量,是现在全世界正常运行卫星数量的两倍还多!马斯克这个火箭发射服务商为什么要建设通信星座,他的宏伟计划能赚钱么?

  我们常见的通信卫星都是静止轨道上的通信星,它们在赤道上方提供电报、传真、电话尤其是电视和互联网接入等服务。静止轨道通信星经过半个多世纪的发展相当成熟,但人们对它并不太满意,它不仅通信带宽低外加通信延迟大,而且对远离赤道的高纬度地区效果很差,苏联针对这个问题专门研制了大椭圆轨道上闪电号通信卫星,而铱星移动通信系统更是备受南北极考察者的青睐。摩托罗拉的铱星虽然破产,但全球移动通信的需求一直是存在,只不过刚需撑不起那么大前期投资而已,后来改组后的铱星甚至实现了盈利,并研制了铱星二代系统,发射二代铱星的正是马斯克的猎鹰九号火箭。

  马斯克的猎鹰九号火箭非常成功,但成功背后却仍有隐忧:传统商业发射主要集中在近地轨道的空间站任务和高轨道的通信卫星上,美国政府打算2024年后放弃国际空间站, 2025年后货运和客运合同不用指望了;而传统大型通信卫星发射,马斯克能抢来的合同已经不多了。毕竟你马斯克已经占据了国际商业发射市场的半壁江山还多,将来再增长又能有多少呢?事业遇到了瓶颈,马斯克迎难而上:既然没发射需求,我就创造需求吧。你看我发射的铱星(Iridium Next)二代和轨道通信(OrbComm)的低轨道通信星都能赚钱盈利,欧洲人还在用4G/LTE技术造中轨道的O3b通信星座,我也来建通信星座不就是了。抛开为不发达地区提供网络接入的情怀,为自己的火箭找市场是马斯克建设低轨道互联网星座的主要考虑之一。

  我们都知道一颗通信卫星动辄数亿美元,马斯克的“星链”计划如此庞大,第一阶段4425颗通信星,第二阶段还要部署7518颗通信星,造卫星就得多少钱,火箭侠卖了内裤也掏不出来吧?其实这种思路还真想错了,虽然马斯克的“星链”卫星是Ka波段通信星并带有激光星间链路,但它只有约400千克重而且用商业货架硬件而非宇航级硬件,卫星造价只有不到150万美元,加上用自己的火箭发射也能便宜些,马斯克表示整个“星链”互联网星座建起来总投资也只有100亿美元。

  当然,马斯克的“星链”系统还有很多技术上的难题。“星链”的地面终端使用两块相控阵天线分别实现收发,通信时卫星仰角要大于35度,但实际上一颗“星链”卫星主要为仰角大于97度的范围服务(-3dB区),或者说一颗“星链”卫星服务星下点60公里半径区域内的用户。“星链”卫星使用Ka波段(二期V波段)/毫米波通信,终端又是波束成形的相控阵天线,这正是5G移动通信技术的核心,我们可以将“星链”卫星看做太空中的5G基站。“星链”星座一期初始阶段部署1600颗卫星后,就能提供32Tbps的总带宽,单个用户最大带宽1Gbps。整个星座部署完毕后,理论上足以支持数亿用户,当然考虑到地球上70%的表面是海洋,陆地上人口分布不均,“星链”能提供的实际接入用户数要少得多。

  马斯克吹起来,“星链”星座是物美价廉,然而“星链”靠什么赚钱呢?不发达的黑非洲?别开玩笑了,这玩意网费另算,终端接入就要200美元;美国等发达国家的偏远地区接入互联网,还有航海航空市场,这倒是很大一块。今年我国允许民航客机上用手机,但网络接入无论费用还是速度都让人吐槽,如果有方便廉价的移动宽带接入,大家想必会趋之若鹜;

  另外,传统通信卫星的数据中继服务市场也是这些低轨道通信星座抢夺的目标,不说民用的野外移动通信问题,我军的动中通系统、美军无人机上的卫通天线,军用领域对移动通信存在很高的刚需,而且随着信息化的发展越来越高,美军光是为MUOS和AEHF等星座投资就有上百亿了。即使如此,静止轨道通信星的高延迟一贯让美军深恶痛绝,而马斯克的“星链”星座高度低,延迟能降低到25到35毫秒,只有静止轨道卫星的1/20,军事潜力十分巨大。如果马斯克的“星链”性能来提供价格更低、带宽更高和延迟更低的卫通服务,美军将士会拒绝么,光这就是多大的市场。

  “星链”计划还存在技术上的挑战,但随着技术进步这些挑战是可以克服的。“星链”计划更大的难度在于资金,但可以预见,正如NASA当年的商业货运合同让马斯克走出困境,美国政府尤其是美军的巨额合同,也将促成“星链”星座的成长。猎鹰九号火箭已经冲击了商业发射市场,如果“星链”星座不仅能靠纯商业收入盈利,甚至发展到冲击传统通信市场,那它的前途就真是不可限量了。