8月6日14时42分,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将中国版“星链”——“千帆星座”首批18颗商业组网卫星发射升空。
“千帆星座”是我国规划的低轨卫星互联网星座。今年计划发射108颗星,到2030年底,“千帆星座”将完成超1万颗低轨卫星的互联网组网。
低轨卫星有多牛?传输时延小、链路损耗低
此次发射的千帆极轨01组卫星是我国低轨互联网“千帆星座”的首批组网星,标志着我国向全球卫星互联网领域迈出了重要一步。那什么是“千帆星座”?它有哪些特点呢?
“千帆星座”也称“G60星链”,该项目由上海松江区牵头,联合多家资本共同打造的。项目的实施主体是上海垣信卫星,此前,他们已经完成了5颗试验星的发射,8月6日发射的18颗卫星是“千帆星座”的首批组网星。
低轨卫星是指在距离地球表面约160公里到2000公里之间轨道上运行的卫星。这些卫星因其较低的轨道高度,具有传输时延小、链路损耗低等特点,非常适合发展卫星互联网业务。“千帆星座”将采用多层、多轨道、分阶段实施的星座设计。
上海垣信卫星科技有限公司高级副总裁陆犇介绍:“现在规划了两个阶段,第一个阶段是1296颗星,它可以具备全球互联的能力,可以完成全球的一个完整覆盖,可以提供全方位多样化的商业服务。再往后,我们会把卫星建设的高度从现在第一阶段的1000多公里降到300公里、500公里,离地球表面更近,具备了提供手机直连、宽窄带物联网更高级的应用,我们在不同的轨道高度会发展更丰富的一些低轨卫星互联网的业务。”
为什么要打造低轨卫星互联网?
按照规划,到2030年底,“千帆星座”最终将打造超过1万颗的低轨宽频多媒体卫星组网。那么,我们为什么要在低轨上打造如此大规模的卫星星座呢?
据介绍,“千帆星座”作为低轨宽带卫星互联网星座,是面向普通大众通信需求建设的星座。将平板式高通量宽带通信卫星布局在低轨,具有离地较近、成本低、功耗低、覆盖广、时延低等优势,能够提供大带宽、低时延、高质量、高安全性、全球覆盖的卫星互联网服务。
“千帆星座”副总指挥朱晓铖介绍,通信的速率、卫星的功耗跟距离之间有一个平方关系,距离越远,对应的速率就越低。如果我们在更高的轨道上,比如说在地球同步轨道36000公里的轨道高度上,虽然可以通过三颗卫星就实现全球覆盖的能力,但是这个条件下它的通信速率就会非常低。大数据的传输一定要有一个低轨的宽带通信网络系统。根据轨道的覆盖设计需求,我们分析下来,1.4万颗卫星差不多能够覆盖大部分人类生活区域所需的情况。
另据介绍,太空轨道资源和无线电频率资源具有稀缺性和排他性,根据国际电信联盟规定,卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”规则。据估计,地球近地轨道总共可容纳约6万颗卫星。马斯克的“星链”卫星已经占据约十分之一的空间,并在持续增加。此外,包括欧洲、日本、韩国等国家和地区都提出了卫星互联网计划。
据了解,目前传统的陆地移动通信服务仅覆盖了不足6%的地表面积,受固有特性限制,要实现陆地基站全面铺设成本过高,短期范围内基本只能保障城市覆盖,而低轨卫星星座可全球覆盖,实现对偏远区域、海洋等的网络补充。
“它其实是地面互联网的一个拓展和延伸,在未来,一方面我们能够去更远的地方；另一方面能够在地质灾害、紧急危险的时候,及时连到互联网系统。将来通信系统速率越来越高,通信覆盖的用户数会越来越多,可能实现万物互联的新时代。”朱晓铖说。
单颗卫星发射成本高达200万美元
北斗三号卫星系统总设计师林宝军表示,此次千帆极轨01组卫星的发射,首次实现了我国平板式卫星批量化研制以及一箭18星的堆叠发射,实现了与SpaceX相似的技术路径。
林宝军强调,我国航天技术迅速赶超全球领先水平,但在成本方面还是有很大的差距。他援引数据称,目前国内1公斤的卫星发射成本大约是1万美金,按此计算,单颗低轨通信卫星的发射成本约为200万美元,我们还有很大的提升空间。
记者查询公开资料发现,SpaceX发射单颗低轨卫星的成本仅为75万美元左右。“当卫星的发射数量达到一定规模,那么就能持续推动成本降低,并实现快速发射组网。SpaceX现在就是产生了规模效应。”林宝军对记者表示。
林宝军认为,把通信的核心网搬到天上,还有很多工作要做,发展卫星通信网络应用场景,可以带动产业链上下游的发展。此外,我国火箭的运载能力有待进一步提升。
易动宇航创始人CEO沈岩对记者表示:“要降低卫星的发射成本,可以参考马斯克的思路,也就是极简的设计方案以及尽可能多地进行火箭回收。”目前我国已经有多家民营火箭公司正在开发可回收的路径,但直到目前,还没有任何一家实现回收。
天风证券分析认为,伴随着GW星座、千帆星座等计划日益成熟,以及海南卫星超级工厂建设落地,火箭与卫星从设计到制造都紧密联系,能有效地降低卫星制造及发射成本,我国商业卫星产业发展将进一步加速,火箭发射能力或将日渐提高。
政策暖风频吹,支持商业航天发展
2020年,国家发改委首次将卫星互联网纳入“新基建”；今年,“商业航天”首次写入政府工作报告。近年来,各地政府也在密集发布推动支持商业航天发展的利好政策。
去年年底,上海已经印发了《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划(2023-2025年)》。(下称“计划”)《计划》提出,到2025年,形成从火箭、卫星、地面站到终端的全覆盖产业链。
按照《计划》,上海将发展新一代中大型运载火箭、低成本高集成卫星、智能应用终端三大拳头产品,形成年产50发商业火箭、600颗商业卫星的批量化制造能力,以打造“上海星”“上海箭”为目标,提供卫星研制、运载发射、在轨交付与管理链式服务模式；推动形成地面站、测运控中心、应用终端等自主建设能力；构建多结构产业基金,完善相关产业扶持政策；新引进和培育10家商业航天重点企业,培育5家具备科创板上市条件的硬核企业,扶持一批民营“专精特新”优势企业,实现空间信息产业规模超2000亿元。
今年2月,山东发布的《山东省航空航天产业发展规划》提出,力争到2030年,全省航空航天产业核心竞争力显著增强,形成更高水平的研发、制造、服务、应用体系,打造一批特色鲜明的航空航天产业园区,建成东方航天港等一批标志性工程；到2035年,全面融入国家航空航天产业发展布局,商业航天、低空经济、空天信息等重点产业核心竞争力大幅提升,跻身航空航天制造强省之列。
发展商业航天,激发民营企业创新活力,是推动卫星互联网产业发展的重要抓手。今年全国两会期间,北京航空航天大学教授张涛建议,加快推进我国卫星互联网业务准入制度改革,激发商业航天企业创新活力,发挥我国制造业优势,加快航天全产业链布局和关键核心技术突破,为卫星互联网产业从生产制造到运营服务提供更广阔的空间。
综合央视网、第一财经、中国证券报等
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