地面站操作员寻求软件简化小卫星运营

地面站操作员寻求软件简化小卫星运营

本文发表于 2025年07月29日 编译自interactive.satellitetoday.com

在这个太空探索的新纪元,小型卫星公司已实现全产业链外包。火箭发射成为标配服务,甚至连卫星平台也能通过现购或租赁方式获得——太空基础设施即服务模式正重塑行业格局。

小型卫星运营商表示,地面站业务虽可外包,但如同云计算一样,外包承诺的便捷与低成本往往难以兑现。即便交由第三方服务商,地面站运营管理仍充满复杂挑战。对于提供"地面站即服务"的初创企业而言,在满足新兴航天公司激增需求的同时,如何为客户屏蔽技术复杂性,始终是他们追求的最高境界。

GHGSat公司创始人兼总裁斯特凡·热尔曼指出,小型卫星运营商要确保资金效益最大化,就必须成为"专业客户",并谨记"货物出门概不退换"(拉丁语caveat emptor)的交易原则。

热尔曼表示,该公司拥有一个由13颗近地轨道卫星组成的星座,用于监测甲烷等温室气体的排放,并于2016年发射了第一颗卫星,是"新太空"时代最早的地球观测卫星星座之一。

"我们一直清楚,我们的最佳规模是几十颗卫星,而非数百或数千颗,因此将能外包的环节全部外包是明智之举,"他说道。

GHGSat的经验反映了众多小卫星公司在控制成本和扩展星座规模时所面临的抉择。其他运营商选择自建地面站网络,甚至自行制造天线,但热尔曼表示他摒弃了这种模式。

在地面接收环节,GHGSat采取了双供应商策略。该公司同时与KSAT和C-Core两家地面站供应商保持合作,这出于深思熟虑的战略考量。"从商业运营角度看,保持可随时切换的备用供应商始终是明智之举,"热尔曼解释道。

该公司视供应商为合作伙伴。"我们不会因为一点小问题就突然终止合作。但我们确实认为应该设定绩效目标,对表现优异者给予奖励,对未达标者实施惩罚。"

"这是个激励问题,"杰曼说道。

客户导向,持续变革

GHGSat与两家地面站供应商合作,采用灵活多样的付费/租赁模式,包括共享天线使用权、租用专属天线或购买固定时段使用权。"我们采用所有这些方式。这种多元化组合是经过深思熟虑的。"

热尔曼表示:"这种多样化的地面站布局让我们在运营和成本方面都保持灵活性。有些数据可以接受延迟接收,但另一些数据则需要近乎实时传输。通过这种混合部署模式,我们能根据实际需求在不同方案间灵活切换,在需要突发容量时通过按需付费的方式补充专用天线资源。"

"这是一场永不停歇的流动盛宴,"他说道。

热尔曼解释道,看似矛盾的是,该公司外包业务之所以成功,恰恰源于创业时期采用的全流程自主掌控模式——当时他们从头到尾把控着整个系统。

GHGSat团队在早期全权掌控了整个流程。"我们拥有卫星所有权,自主运营卫星系统,负责下行链路调度及天线设备预订……我们对整套系统的运作机制了如指掌。"

但Germain表示,当GHGSat开始扩大规模时,公司面临着一个抉择。"我们是要把(地面系统技术)团队规模扩大三到四倍,自己建造天线、建立地面站、租赁设备,处理所有这些麻烦事?还是干脆把这些全部外包出去?"

杰曼表示,GHGSat选择外包路线后,作为任务委托方积累的经验使其成为专业客户,也成为优秀合作伙伴。

"我们深谙卫星运营之道,已全面完成资质认证与地面系统建设,能精准识别各类冲突并妥善应对。因此当问题出现时,我们总能与地面段供应商携手找到双赢解决方案。"

"只要我们内部拥有优秀专业的团队,这种工作方式就非常具有协作精神,以伙伴关系为导向,"杰曼总结道。

超越伙伴关系

对于Skynopy联合创始人兼首席执行官皮埃尔·伯特兰而言,这种合作模式还远远不够。当伯特兰在巴黎为卫星即服务提供商Loft Orbital工作时,他与Skynopy的联合创始人们注意到地面基础设施是太空初创企业面临的痛点。

Loft公司允许运营商将整个供应链(甚至包括卫星本身)外包,但其客户仍需自行解决地面段难题。伯特兰回忆道:"我们目睹新兴卫星运营商在建立任务通信链路时有多痛苦——毕竟地面段才是通信的核心。"

外包本身并不能带来简化。即使运营商将地面部分外包,"仍需规划使用哪个地面站、卫星和地面使用哪种天线等等,"他表示,这是一个复杂且困难的过程。

贝特朗表示,Skynopy的愿景是打造一个卫星运营商能像"操作手机般轻松"获取卫星连接的世界。"当你拨打电话时,无需知道或关心使用的是哪个天线、哪种频率、Wi-Fi还是5G网络。你只在乎服务能否实现,数据与通讯能否顺畅传输。"

伯特兰指出,地面段即服务模式类似于云计算,专为那些希望扩展业务但不确定发展速度和规模的企业设计。众多行业新军计划发射10颗、20颗乃至50颗卫星,但必须从小规模起步。

他指出,这样做的弊端在于"市场变得割裂分散,超级碎片化。没有一家企业拥有成百上千颗卫星,而是100家这样的企业各自拥有少量卫星。这给商业开发和销售带来了巨大挑战。"

他解释道,客户对地面段需求的核心驱动因素在于带宽和"数据新鲜度"。运营商不仅需要下行传输更多数据,还希望提高数据回传频次。

贝特朗指出,高光谱分辨率和合成孔径雷达等新型地球观测技术需要更大带宽,而数据的新应用场景要求更频繁的下行传输。"他们渴望更多数据,永远需要更多数据。"他强调道。

带宽关乎技术,而新鲜度取决于地理位置。

为了向地面网络传输数据,低地球轨道(LEO)或中地球轨道(MEO)的卫星在飞越时必须能"看见"下方的地面站。这种地理限制迫使Skynopy公司采用混合运营模式——这家今年六月刚完成1760万美元融资的卫星初创企业,其卫星群将搭配地面基站与太空激光链路双重传输系统

他表示:"要保证数据的时效性,关键在于必须建立规模庞大的地面站网络。"该公司计划明年自建两座地面站。目前通过向现有地面站运营商租赁天线时段或租地自建天线,Skynopy公司在不到一年时间内已整合形成了由20个地面站组成的监测网络。

“我们的目标是扩展到数百颗卫星,”伯特兰表示,“这样才能为客户提供最低的数据延迟和最短的重访周期。”

他表示,即便是拥有自有地面站的垂直整合星座,也需要地面站即服务所提供的灵活性,以实现容量激增、确保冗余或在闲置时段创收。

例如,伯特兰表示,Skynopy正在与Planet Labs进行谈判。Planet在低地球轨道运营着两个地球观测小卫星星座,拥有并运营自己的地面站,但正在与Skynopy讨论与这家初创公司合作的事宜。

行星公司任务高级副总裁马克·隆根巴赫表示:"与地面服务商的合作让我们获得了'额外的[地面段]容量,以满足日益增长的客户群需求。这些合作伙伴关系确保我们能保持运营效率,适应数据量波动,并满足客户的定制化需求或突发流量高峰时期。"

龙根巴赫表示,行星公司很早就决定自建地面站网络,主要是出于运营考虑。"从运营角度看,拥有自主网络让我们能掌控数据下行链路的速度和频次,这对实现近每日地球成像的使命至关重要。这种直接管控确保我们能快速采集、处理和交付数据,最大限度缩短从拍摄到用户获取的延迟周期。"

朗甘巴赫表示,自建地面站为Planet公司带来了竞争优势,例如该公司的无线电子系统可实现大容量数据下行,以及能分配地面站资源的调度系统。

世界电信港协会执行理事兰德尔·巴尼表示,对数据的需求也在地面推动了一种不同的融合。该协会是代表地面站运营商的贸易组织。他说:"我们越来越多地看到数据中心安装卫星天线,同时我们也看到越来越多的电信港提供数据中心类型的服务。"

巴尼指出,数据中心与卫星地面站的融合趋势,部分源于卫星通信与全球电信体系日益紧密的整合。这一进程的实现得益于调制解调器等专用硬件的虚拟化转型,以及以数字中频互操作性联盟(DIFI)为代表推动的射频设备互操作性新标准。

目前缺失的关键环节是劳动力技能与培训。巴尼解释道:"现场工作人员必须同时具备专业的射频(RF)知识和互联网协议(IP)知识。"

地面新前沿

Leaf Space联合创始人兼首席产品官乔瓦尼·潘多尔菲·博尔托莱托指出,地面站市场正呈现小型卫星与大型卫星技术融合的发展趋势。这家深耕地面站即服务领域十余年的企业自称目前以实际提供的连接时长计算,已成为该市场第二大运营商,仅次于行业开创者KSAT。

Leaf Space公司在全球19个地点部署了由36个地面站组成的网络,为120多颗卫星提供支持,覆盖从最小型纳米卫星到AST SpaceMobile公司研制的"蓝鸟"直连手机通信卫星(目前近地轨道最大型卫星)的全尺寸范围。

他估计,该公司支持的卫星中有多达三分之一重量超过500公斤。

博尔托莱托指出,大型卫星运营商正"进军小卫星领域",使其运营"更精简、更自动化"。而小卫星则在复杂性和数据容量方面不断提升。"我相信两者终将殊途同归。"

但他补充称,市场更显著的变化是对高水平服务日益增长的需求。"几年前,市场对服务水平的要求较低。运力比服务水平更重要。"

这使得一些地面站即服务(GSaaS)供应商能够以中间商模式运作,将不同归属的天线整合到同一网络中。但随着越来越多客户要求更高级别的服务保障,博尔托莱托指出GSaaS供应商"必须加强对运营链的掌控力"。他补充道,Leaf Space对其网络内所有天线的使用时间实现了100%的自主控制。

博尔托莱托表示,额外控制功能由软件实现。该公司开发了一套算法,可根据客户任务集优化天线时间分配方案,并在其地面站系统上层部署了任务编排软件层。

他表示:"该算法使我们能够更高效地运营这套基础设施,并将所有复杂操作从卫星运营商处抽离。我们负责将信号从其任务控制中心传输至当时正与其卫星连通的地面站,继而完成上行链路,并以相同逆向流程处理下行数据。"

博托莱托将这种中介网络比作"共享互联网连接",并解释道:"可能运行良好,也可能效果欠佳。"

全资地面网络供应商相当于专线光纤,但运营商需自备路由设备。"我们的模式如同配备专线的标准互联网服务商,"博尔托莱托解释道,"我们致力于按需提供带宽资源,同时将所有技术复杂性对用户透明化。"

Leaf Space和Skynopy两家公司都将轨道对接、燃料补给及太空碎片管理等在轨服务视为地面站供应商未来的增长领域,这标志着未来几十年新一代在轨产业的首波浪潮即将到来。

博尔托莱托解释说,虽然目前涉及的卫星数量远少于低地球轨道星座,但它们需要机动变轨的特性要求持续在线的实时数据链路,这使得这些卫星可能成为极具商业价值的客户群体。

Skynopy公司的伯特兰也赞同道:"这些高容量、低延迟的数据需求对我们来说是天大的好消息。"

肖恩·沃特曼是一位屡获殊荣的记者兼内容策略专家,专注于网络安全、太空领域及新兴技术威胁的报道。

主图:Leaf Space地面站



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