星链——对全球连接的探索(第三部分)

2024年9月4日 作者 卫星通信观察

原作者:亨利·范·马斯文

12. 星链星座的演化

自2019年5月发射第一批星链卫星以来,SpaceX公司一直在向该星座添加更多卫星。最终目标是让数万颗卫星进入近地轨道(LEO),提供全球高速互联网连接。

第一版星链卫星的重量约为260公斤,每次发射携带60颗卫星。这些卫星配备了一个单一的太阳能阵列,以及四个强大的相控阵天线,用于与地面通信。这些卫星还配备了离子推进装置,使它们能够保持轨道运行,避免碰撞。

2019年底,SpaceX公司开始测试使用激光卫星间链路(ISLs)在星链卫星之间进行通信。这项技术允许卫星之间更快、更安全的通信,减少了对地面中继的需求。

2020年,SpaceX公司开始发射升级版的星链卫星,该卫星重约230公斤,并进行了多项改进。其中包括一种新的“VisorSat”系统,该系统可以减少卫星反射的太阳光量,使它们在地球上的可见性降低。这些卫星还配备了一种使用氙气的新型离子推进器,其效率高于之前的氪推进器。

SpaceX还在测试一种名为“星舰”(Starship)的新卫星设计,这种卫星比目前的卫星更大、功能更强。预计星舰卫星将拥有更高的数据速率、更先进的功能和更长的使用寿命。第一颗星舰卫星于2021年9月发射,预计未来几年还会发射更多。

截至2023年初,SpaceX已经发射了1800多颗星链卫星,并计划在未来几年再发射数千颗。该公司还一直致力于降低卫星生产和发射的成本,这对于实现提供负担得起的全球互联网连接的目标至关重要。星链星座的演变将继续在塑造互联网连接和空间技术的未来方面发挥关键作用。

13. 用户天线的发展

星链项目旨在为世界各地的人们提供高速互联网,包括那些没有传统互联网基础设施或成本过高的农村和偏远地区的人们。为了实现这一目标,该项目需要一种独特的接收器,称为用户碟形接收器,以接收来自绕地球轨道运行的星链卫星的信号。

用户碟形天线的研发始于2015年,首个原型机于2017年亮相。该碟是一个扁平的圆形装置,直径约为0.48米(1.57英尺),重量约为12公斤(26磅)。它的设计是为了方便用户安装,不需要特殊的设备或技术专长。

用户天线通过接收星链卫星的信号来运行,这些卫星在大约550公里(340英里)的高度绕地球运行。该天线能够同时跟踪多颗卫星,并可以在它们之间无缝切换,以保持持续的连接。该天线还配备了天线阵列,以确保可靠的连接,并最大限度地减少来自其他来源的干扰。

用户天线的一个关键特点是它能够自动调整位置,以保持与星链卫星的清晰视线。在有大风或其他环境因素可能导致天线移动偏离对准的地区,这一点尤为重要。

用户碟被设计成由标准电源插座供电,可以通过以太网电缆连接到家庭网络。一旦连接上,它就能提供与传统宽带服务相当的高速互联网接入。

用户天线的开发是星链项目的一个重要里程碑,因为它是为全世界的人们提供可靠和负担得起的互联网接入的关键组成部分。随着用户天线的到位,星链网络能够提供高达1Gbps的互联网速度,使其成为许多用户传统宽带服务的可行替代方案。

14. 星链覆盖范围的扩大

随着星链开始向轨道发射更多卫星,该公司开始扩大其覆盖范围,包括全球更多地区。星链的最初目标是为没有传统地面互联网基础设施的农村和偏远地区提供互联网接入。然而,该公司很快意识到,他们的技术也可以为连接不可靠或间歇性的地区提供有价值的备份解决方案。

为了扩大覆盖范围,星链继续用猎鹰9号火箭一次发射60颗卫星。截至2023年3月,该公司已将2000多颗星链卫星送入轨道。这些卫星围绕地球排列成一个星座,每颗卫星都与离它最近的卫星通信,以提供覆盖。

星链最初开始向美国和加拿大的用户提供beta测试,在其他地区的可用性有限。然而,随着卫星网络的扩展,该公司已经能够向全球更多地区提供服务。到2023年3月,星链将在30多个国家使用,包括美国、加拿大、澳大利亚、新西兰、欧洲大部分地区以及亚洲和南美洲的部分地区。

星链在扩大覆盖范围时面临的挑战之一是监管障碍。每个国家都有自己的一套关于使用卫星技术的规章制度,星链公司必须遵守这些规章制度,以便将他们的服务带到新的地区。在某些情况下,公司不得不对他们的技术进行修改,以符合当地的法规。

尽管面临这些挑战,星链仍在继续扩大其覆盖范围并改进其技术。该公司计划在未来几年将更多的卫星送入轨道,目标是为全球更偏远的地区提供互联网接入服务。随着技术的不断发展,星链很可能在提供全球连接方面发挥越来越重要的作用。

15. 与其他供应商的竞争

随着星链继续扩大其覆盖范围和改进其技术,它在卫星互联网市场上面临着来自其他供应商日益激烈的竞争。一些主要的竞争对手包括休斯网络、Viasat和OneWeb。

休斯网络和Viasat在卫星互联网行业已经有好几年了,他们在没有地面互联网的农村地区建立了客户群。然而,与星链相比,这两家公司都有数据上限和较慢的速度,这可能会限制它们对一些客户的吸引力。

另一方面,OneWeb是卫星互联网市场的新参与者,其目标与星链相似:提供全球互联网连接。然而,OneWeb的星座比星链的要小,他们经历了财务挫折,推迟了发射计划。

另一个潜在的竞争对手是亚马逊的“柯伊伯计划”,该计划旨在发射一个由3200多颗卫星组成的星座,为全球提供高速互联网。虽然该项目仍处于早期阶段,但亚马逊在物流和配送方面的资源和专业知识可能会让他们在市场上占据优势。

尽管竞争激烈,但星链的低延迟和高速度,以及自动防撞和其他先进功能,使其在市场上占据优势。此外,随着技术的进步和公司规模经济的实现,星链的成本有望降低。这可能会使其成为农村地区缺乏高速互联网接入的消费者和企业更具吸引力的选择。

16. 星链对社会和环境的影响

随着星链不断扩大其卫星星座,为更多人带来全球互联网连接,对社会和环境的影响既有积极的影响,也有消极的影响。

星链最显著的好处之一是,它有可能将高速互联网带到以前接入有限或没有接入的地区。这可能会对这些地区的教育、医疗和经济发展产生深远的影响,因为人们可以获得在线资源和通信工具。此外,星链可以帮助弥合城市和农村地区之间的数字鸿沟,提供更公平的信息和机会。

然而,也有人担心星链对环境的潜在负面影响。发射的卫星数量之多以及由此产生的空间碎片的增加,可能会对太空旅行的安全产生严重影响,还可能干扰天文观测。此外,星链所需的卫星和其他设备的生产和处置可能会对环境产生影响,例如增加温室气体排放和废物。

还有人担心星链对野生动物和生态系统的影响,特别是在卫星信号可能破坏迁徙模式和其他行为的偏远地区。电磁辐射增加对人类和动物健康的潜在影响也在研究之中。

在社会影响方面,一些人担心星链可能会实现监控和限制隐私权,特别是在威权政府的国家。也有人担心互联网接入被垄断的可能性,以及对传统互联网服务提供商的影响。

随着星链的不断扩展,并将全球连接带给更多的人,认真考虑和解决这些对社会和环境的潜在影响将是非常重要的。

行业、政府和利益相关者之间的合作将至关重要,以确保实现这项技术的好处,同时最大限度地减少任何负面后果。

17. 星链技术的未来

自2019年发射第一颗卫星以来,星链已经彻底改变了卫星互联网行业,为偏远地区和服务不足的社区带来了高速宽带。但星链的雄心远不止于提供互联网接入。该公司的长期目标是建立一个全球宽带网络,可以为地球上任何地方的任何人提供互联网连接,并且具有低延迟和高速。