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來(lái)源 | 知乎

作者 | 方山小筑

本文部分內容取材于* “宇聊（ID：YuLiao_Malvaceae），作者 | 張晟宇”

來(lái)自SpaceX官網(wǎng)直播窗口的最新消息，原定昨晚22點(diǎn)17分發(fā)射的獵鷹9號火箭，因高空強風(fēng)被迫取消，延期2* 小時(shí)發(fā)射。發(fā)射地點(diǎn)位于美國加州范登堡空軍基地SLC-* E發(fā)射工位。值得一提的是，執行此次發(fā)射任務(wù)的獵鷹9火箭是一枚二手火箭，芯級編號B10* * .2，上一次任務(wù)是2017年* 月2* 日發(fā)射的臺灣福衛* 號。這次發(fā)射任務(wù)的火箭將不再進(jìn)行回收，此次任務(wù)同時(shí)也是獵鷹9火箭BLOCK * 構型的謝幕之旅。

此次SpaceX還將使用一艘名為“MR. STEVEN”的駁船來(lái)回收火箭整流罩。如果成功的話(huà)，這將是SpaceX火箭重復使用的又一重要里程碑。被稱(chēng)為“Mr. Steven”的這艘回收船實(shí)際上是一艘駁船，上面掛著(zhù)一張巨大的網(wǎng)。整流罩后期通過(guò)滑翔傘緩慢下落，駁船進(jìn)行實(shí)時(shí)定位捕捉整流罩，下面是一個(gè)演示視頻。

此次任務(wù)徽章

DynaTAC * 000X

低軌星座從銥星說(shuō)起：

故事要從19* * 年誕生的一部手機說(shuō)起，DynaTAC * 000X，摩托羅拉生產(chǎn)的第一款手機，也是世界上最早的手機。這樣一部重達1kg的“板磚”，耗費了摩托羅拉公司1億美金的研發(fā)經(jīng)費和10年的漫長(cháng)時(shí)光。就是這樣一部充電10小時(shí)通話(huà)* 0分鐘的手機，當時(shí)的售價(jià)高達* 99* 美金。

19* * 年的夏天，摩托羅拉的工程師Bary Bertiger帶著(zhù)妻子到加勒比的一個(gè)小島上度假，由于沒(méi)有電話(huà)，作為地產(chǎn)商的妻子錯失了很多商業(yè)機會(huì )，于是說(shuō)到如果不論身處地球的任何一個(gè)角落都能打電話(huà)多好。于是老婆的一句抱怨變成了Bary Bertiger的靈感，他開(kāi)始策劃起了一個(gè)能支持全球移動(dòng)通信的龐大計劃。

19* 7年，摩托羅拉公司正式發(fā)布銥星計劃。

銥衛星（Iridium）是由圍繞地球一共* * 個(gè)運作中的通信衛星組成。這個(gè)系統原先規劃77個(gè)通信衛星，所以用原子序為77的銥來(lái)命名。隨著(zhù)進(jìn)一步的論證，雖然最后削減至* * 個(gè)衛星，但是因為原子序* * 的鏑在希臘文的意思是“難以獲取”，缺乏正面含義，因此保留原來(lái)銥衛星的名稱(chēng)。銥衛星允許人們使用手持型電子儀器做全球性的語(yǔ)音及數據通訊。

銥星系統從1990年代開(kāi)始構思，于199* 年11月1日開(kāi)始服務(wù)。但由于當時(shí)市場(chǎng)上并沒(méi)有足夠的需求，因此于1999年進(jìn)行破產(chǎn)重組。銥星——這樣一個(gè)當時(shí)通信業(yè)理想主義的巔峰之作，沒(méi)有跟上時(shí)代的步伐，無(wú)法和同時(shí)興起的低成本、高普及率的地面移動(dòng)通信系統爭奪市場(chǎng)占有率，其可征服的市場(chǎng)被擠壓得過(guò)于狹小，再者銥星是完全為語(yǔ)音通信設計的，沒(méi)有預見(jiàn)到互聯(lián)網(wǎng)的爆炸式發(fā)展。經(jīng)歷了諸多波折，2001年* 月銥星恢復了業(yè)務(wù)，并于2001年* 月開(kāi)始提供速度為 2.* kbps 的互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。

Iridium Next

銥星公司目前正在開(kāi)發(fā)第二代銥星系統，預計在 2017 年至 201* 年之間發(fā)射。第二代銥星系統被命名為 Iridium Next，同樣由 * * 顆衛星組成，此外還有 * 顆規定冗余衛星，以及 9 座地面冗余。銥星二代保持了與第一代同樣的星座構型，主要是做了能力升級與一些新業(yè)務(wù)的拓展。Iridium Next 的前70顆衛星計劃由 SpaceX 在 201* 年至 2017 年之間，通過(guò) 7 次 Falcon 9 火箭發(fā)射，發(fā)射合同總價(jià)值 * .92 億美元。最后兩顆衛星將分別單獨發(fā)射。

目前，SpaceX已完成* 次發(fā)射，將* 0顆衛星送入預定軌道。并且銥星公司最近宣布，第四批10顆“第二代銥星”通信衛星將于世界協(xié)調時(shí)2017年12月2* 日01時(shí)2* 分從美國范登堡空軍基地發(fā)射。短短一年時(shí)間，星座構建任務(wù)將完成大半，這樣的效率不得不讓人對第二代銥星系統的未來(lái)浮想聯(lián)翩。作為第一個(gè)全球覆蓋的衛星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，銥星開(kāi)一代風(fēng)氣之先，既是一個(gè)偉大的設想，也是一個(gè)偉大的創(chuàng )舉，有人曾說(shuō)銥星是通訊行業(yè)的解放，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)浪潮滾滾向前，或許在不遠的將來(lái)全球衛星互聯(lián)網(wǎng)計劃將帶來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的解放。

截至2017年* 月，全球互聯(lián)網(wǎng)普及率為* 1.7%，意味著(zhù)全球仍有一半的人口未實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)連接。這個(gè)龐大的數字對于任何一家追求未來(lái)發(fā)展潛力的公司來(lái)說(shuō)都是極具誘惑力的。Facebook、Oneweb、Google和SpaceX等科技巨頭已經(jīng)有了各自的行動(dòng)計劃和試點(diǎn)項目。

Facebook從201* 年開(kāi)始就在推行http://Internet.org項目，以期加強偏遠地區的網(wǎng)絡(luò )覆蓋，實(shí)現全球三分之二的無(wú)線(xiàn)覆蓋率，并在201* 年收購英國航空公司Ascenta，為無(wú)人機制造以及激光通信做足準備工作。Facebook希望能在天空部署10000架Aquila太陽(yáng)能激光通信無(wú)人機，環(huán)繞整個(gè)地球飛行，將網(wǎng)絡(luò )熱點(diǎn)覆蓋到每一個(gè)地區。

Aquila太陽(yáng)能激光通信無(wú)人機

Aquila太陽(yáng)能激光通信無(wú)人機

幾種不同網(wǎng)絡(luò )載體對比

OneWeb計劃建造900顆衛星，其中有720顆衛星將被發(fā)射到1200km軌道以提供全球互聯(lián)網(wǎng)連接。OneWeb將720顆衛星布置在1* 個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道面上每隔9度部署一顆衛星。

OneWeb衛星星座

OneWeb衛星外觀(guān)與基本參數

OneWeb衛星屬于微衛星，只有1* 0kg重，大小也和一臺小型的冰箱相差無(wú)幾?？偣矊⑸a(chǎn)900顆，除了部署的720顆，還有備用星。每顆衛星設計了1* 個(gè)Ku用戶(hù)波束，從而實(shí)現了對全球的無(wú)縫覆蓋，使得不論何時(shí)身處何處，都能接收到OneWeb衛星提供的無(wú)線(xiàn)信號。

谷歌“氣球計劃”

谷歌選擇在高空部署熱氣球對地面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )覆蓋。在距離地面20公里的平流層，谷歌氣球隨氣流運動(dòng)，采用太陽(yáng)能面板進(jìn)行供電，比我們日常乘坐的飛機飛得還要高。谷歌氣球下部懸掛有射頻信號收發(fā)裝置，通過(guò)這一裝置向周?chē)臍馇蚝偷孛娼邮栈景l(fā)送信號，再通過(guò)地面基站為人們提供無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接。

SpaceX低軌星座概況：

除了有殖民火星的遠大夢(mèng)想以外，Elon Musk的SpaceX還有一個(gè)似乎更加實(shí)際的目標，到2019年開(kāi)始運營(yíng)寬帶衛星互聯(lián)網(wǎng)。SpaceX負責衛星政府事務(wù)的副總裁Patricia Cooper在出席美國參議院商業(yè)、科學(xué)與技術(shù)委員會(huì )聽(tīng)證時(shí)表示，公司將利用自己的獵鷹9號可回收火箭，在2019年到202* 年的* 年時(shí)間內分別將* * 2* 顆衛星送到軌道平面，為全球客戶(hù)提供高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

201* 年11月1* 日SpaceX向美國聯(lián)邦通訊委員會(huì )（FCC）提交了一份申請，計劃發(fā)射共計* * 2* 顆通信衛星，并且準備在華盛頓州雷蒙德對衛星通信系統展開(kāi)地面測試。

starlink詳細計劃

根據SpaceX提交給FCC的這份申請，SpaceX的衛星網(wǎng)絡(luò )將被定名為T(mén)he SpaceX non-geostationary orbit (“NGSO”) satellite system (the“SpaceX System”)。根據最新的消息，美國專(zhuān)利商標局的申請文件披露了SpaceX正式遞交了衛星通訊網(wǎng)絡(luò )的商標申請“Starlink”。

目前圍繞地球運行的現役衛星共有1* 00余顆，估計還有2* 00多顆衛星已經(jīng)不再工作，只是漂浮在太空之中，加上這部分已經(jīng)退役的衛星，人類(lèi)已發(fā)射的衛星總數約為* 000多顆。也就是說(shuō)，SpaceX計劃發(fā)射的通信衛星數量將超過(guò)人類(lèi)已發(fā)射衛星總數。

SpaceX的衛星發(fā)射計劃分為兩步，首先向11* 0km軌道高度發(fā)射1* 00顆衛星，然后再發(fā)射2* 2* 顆衛星并將它們分別安置在1110km、11* 0km、127* km和1* 2* km這四個(gè)軌道高度上。第一步發(fā)射的1* 00顆衛星軌道傾角為* * °，分布于* 2個(gè)軌道，每個(gè)軌道部署* 0顆衛星。第二部發(fā)射的2* 2* 顆衛星，其中1* 00顆的軌道高度為1110km，軌道傾角* * .* °，分布于* 2個(gè)軌道，每個(gè)軌道部署* 0顆衛星；其中* 00顆的軌道高度為11* 0km，軌道傾角7* °，分布于* 個(gè)軌道，每個(gè)軌道部署* 0顆衛星；其中* 7* 顆的軌道高度為127* km，軌道傾角* 1°，分布于* 個(gè)軌道，每個(gè)軌道部署7* 顆衛星；其中* * 0顆的軌道高度為1* 2* km，軌道傾角70°，分布于* 個(gè)軌道，每個(gè)軌道部署7* 顆衛星。

按照11* 0km的軌道高度計算，每一顆衛星大約可覆蓋半徑為10* 0km的區域，覆蓋面積大約為* * 0萬(wàn)平方公里。

SpaceX計劃發(fā)射的通信衛星重量約為* * * 公斤，規格為* m×1.* m×1.2m，相當于一輛迷你Cooper汽車(chē)。每顆衛星有兩塊太陽(yáng)能電池陣，每塊的面積為12㎡。

SpaceX的衛星系統將主要被用于為全球個(gè)人用戶(hù)、商業(yè)用戶(hù)、機構用戶(hù)、政府和專(zhuān)業(yè)用戶(hù)提供各種寬帶和通訊服務(wù)。SpaceX初期部署* 00顆衛星上天后，SpaceX就能提供覆蓋全美和全球的寬帶服務(wù)。一旦經(jīng)過(guò)最終部署（Final Deployment）的徹底優(yōu)化，這個(gè)系統就能為全美和全球消費者和商業(yè)用戶(hù)提供高帶寬（最高每用戶(hù)1Gbps）、低延時(shí)的寬帶服務(wù)。

SpaceX衛星系統特點(diǎn)：

高速度

為全球每一個(gè)用戶(hù)提供1Gbps的帶寬。據Akamai發(fā)布的《互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)》報告稱(chēng)，截至201* 年底，全球互聯(lián)網(wǎng)平均速度為每用戶(hù)* .1Mbps，大約比SpaceX設定的目標慢200倍，現在大多數網(wǎng)速較高的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的網(wǎng)速都是通過(guò)光纜和光纖連接實(shí)現的。

高容量

SpaceX衛星系統中的每一顆衛星能夠為用戶(hù)們提供的下行容量總和在17Gbps到2* Gbps之間，具體數值取決于用戶(hù)終端配置。以平均值20Gbps來(lái)計算，首期部署（Initial Deployment）的1* 00顆衛星將能夠提供* 2Tbps的總容量。整個(gè)系統的部署時(shí)間長(cháng)達數年，SpaceX將在部署過(guò)程中定期改善和升級衛星，有可能進(jìn)一步提升單顆衛星和整個(gè)衛星系統的總容量。

高適應性

整個(gè)系統可利用相控陣技術(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)控制資源池，專(zhuān)注于需要容量的用戶(hù)。衛星之間以激光互連，這樣便于在軌道層面靈活規劃數據流。而且，衛星集群可以保證頻譜能夠被不同衛星更高效地再利用，從而增強整個(gè)系統的靈活性、容量和牢固性。

寬帶服務(wù)

系統可以提供最高容量達每用戶(hù)1Gbps的寬帶服務(wù)。由于系統使用的是低軌道衛星，因此可以將延時(shí)控制在2* ms到* * ms之間。

全球覆蓋

首批* 00顆衛星部署完成后，系統就能為美國和全球提供寬帶連網(wǎng)服務(wù)；整個(gè)系統全部部署完成后，系統就可以進(jìn)一步增加容量并覆蓋赤道和兩極，達到真正的全球覆蓋。

在申請文件附帶的技術(shù)信息中，SpaceX公司表示，將利用* 00顆衛星開(kāi)始商業(yè)寬帶服務(wù)，在全球的覆蓋范圍是北緯1* 度到* 0度，南緯1* 度到* 0度。阿拉斯加的一些地區將被去除在外，因為那里需要FCC臨時(shí)授權。最終，該網(wǎng)絡(luò )的衛星數量將增長(cháng)到* * 2* 顆，傳輸頻段在Ku和Ka之間。

低成本

SpaceX在設計這個(gè)系統時(shí)考慮了成本效率和可靠性。從設計和制造位于太空和地面的各種設備，到利用SpaceX的發(fā)射服務(wù)來(lái)發(fā)射衛星和部署整個(gè)系統，到部署用戶(hù)終端以及最終用戶(hù)的收費標準，SpaceX都考慮到了成本的因素和服務(wù)的可靠性。

易用性

SpaceX采用的相控陣用戶(hù)天線(xiàn)設計對用戶(hù)所用終端的要求很低，這些終端很容易安裝在墻面或屋頂，操作也很簡(jiǎn)單。這些衛星可以運行* 到7年的時(shí)間，然后會(huì )在退役后的一年內迅速衰竭。根據NASA的DAS軟件，SpaceX的衛星系統進(jìn)行了離軌分析。

SpaceX的衛星系統分別針對* * °、* * .* °、70°、7* °和* 1°五種軌道的衛星進(jìn)行了離軌鈍化分析，分析結果顯示SpaceX的衛星系統的衛星均可在退役后一年左右的時(shí)間再入鈍化。

早在201* 年時(shí)，SpaceX就開(kāi)始了相關(guān)的測試項目。SpaceX的衛星系統將是一個(gè)龐大的系統工程，除了制造發(fā)射衛星，地面上還需要同步建設控制設施、網(wǎng)關(guān)地面站以及終端用戶(hù)地面站，建設初期美國本土就需要200個(gè)站，后面的數字應該更加驚人。此外SpaceX還在申請V波段，如果獲得批準將在更近地的距離（1070公里）再部署7* 00顆衛星作為補充，以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的帶寬并降低時(shí)延。

擴 展 閱 讀

SpaceX衛星互聯(lián)網(wǎng)項目

Starlink大事記

201* 年1月：

在西雅圖中心(Seattle Center)舉辦的一次私人聚會(huì )上，馬斯克向人們宣布了提供衛星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的計劃。隨后，馬斯克在接受《商業(yè)周刊》采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，推出這項衛星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要約100億美元資金。

當月，SpaceX在華盛頓雷德蒙(Redmond)成立衛星研發(fā)中心，致力于打造新的衛星通信網(wǎng)絡(luò )。

201* 年* 月：

SpaceX宣布，計劃在201* 年發(fā)射兩顆原型衛星。

201* 年7月：

SpaceX在加州爾灣市(Irvine)購買(mǎi)了一處7* 0平方米的創(chuàng )新空間，從事衛星互聯(lián)網(wǎng)項目研發(fā)工作，包括信號處理和射頻集成電路等。

201* 年10月：

原計劃發(fā)射兩顆衛星原型，但由于設計上的變動(dòng)，發(fā)射工作被推遲。很明顯， SpaceX希望降低用戶(hù)上網(wǎng)設備的成本。

201* 年11月：

SpaceX向美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)提出申請，希望能發(fā)射* * 2* 顆衛星，在高度從1110公里至1* 2* 公里的* * 個(gè)低地球軌道(LEO)面上運行，采用Ka和Ku頻段。

2017年* 月：

SpaceX另外提交了在V波段進(jìn)行操作的申請，提出了一個(gè)額外的7* 00顆衛星組網(wǎng)計劃，運行高度更接近地球，降至* * * .9千米至* * * .* 千米。相比之下，國際空間站(ISS)當前的軌道高度是* 00千米。

2017年* 月：

SpaceX副總裁帕特麗夏·庫珀(Patricia Cooper)稱(chēng)，SpaceX計劃將兩個(gè)原型衛星送入地球軌道，第一顆計劃在2017年底之前，第二顆在201* 年初。

此后，SpaceX會(huì )陸續發(fā)生更多實(shí)驗衛星。如果一切順利，SpaceX會(huì )在2019年啟動(dòng)正式的衛星發(fā)射工作，直至202* 年完成。

2017年* 月：

SpaceX向美國專(zhuān)利商標局(USPTO)提交申請，希望將“Starlink”商標用于“無(wú)線(xiàn)寬帶通信服務(wù)和高速無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)服務(wù)“，也就是即將到來(lái)的衛星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

本文系《衛星與網(wǎng)絡(luò )》獨家組稿，資料來(lái)源于“知乎”，原標題《如何評價(jià) SpaceX 的星鏈（Starlink）計劃？》，作者 | 方山小筑；* “宇聊（ID：YuLiao_Malvaceae）”，原標題《讓我們來(lái)聊聊空間網(wǎng)絡(luò )［第五彈］SpaceX真的來(lái)了～”》，作者 | 張晟宇；“騰訊科技”，原標題《SpaceX衛星互聯(lián)網(wǎng)項目Starlink大事記》

為分享前沿資訊及有價(jià)值的觀(guān)點(diǎn)，衛星與網(wǎng)絡(luò )* 搜集上述文章，并經(jīng)過(guò)編輯。支持保護知識產(chǎn)權，轉載請注明原出處及作者，并標注“組稿：衛星與網(wǎng)絡(luò )（ID：satnetdy）”。

編輯：楊艷、朝暉、林紫、娜娜

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重型獵鷹火箭發(fā)射精彩瞬間，挑戰技術(shù)的偏見(jiàn)和極限

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