圖為:智慧天網一號01星成功發射
“5、4、3、2、1,點火!”5月9日9時43分,隨著指揮員一聲令下,烈焰從長征三號乙運載火箭底部噴射而出,火箭搭載著智慧天網一號01星劃破云層,成功地將衛星送入預定軌道。智慧天網一號01星是我國首顆中軌寬帶通信衛星,未來將和其他7顆中軌寬帶通信網絡衛星一起,構成覆蓋全球的通信星座,實現在全場景、全域下各類用戶的接入。
當前,我國商業航天正迎來一個衛星互聯網大規模組網發射需求爆發的“黃金時代”。按照相關規劃,我國在后續十年內要完成2萬多顆衛星的發射。有研究機構預測,到2025年,我國衛星互聯網市場規模將突破450億元。
在云南麗江大山深處,在沒有地面通信基站的情況下,利用衛星信號,就可以將電網監測圖像視頻、海量電力物聯網數據快速、穩定地回傳到遠在500公里之外的監控中心;在新疆圖木舒克棉田,搭載北斗衛星導航的無人駕駛精量播種機,可以一次性完成覆膜、鋪設滴灌帶、下種、覆土等多道播種工序,每公里直線誤差不超過2厘米……近年來,衛星互聯網及其應用頻頻出現在大眾視野。
“衛星互聯網可以被看作是‘天上的一張網’,它基于衛星通信技術,為全球范圍內的用戶提供高帶寬、靈活便捷的互聯網接入服務。”中國科學院微小衛星創新研究院副院長林寶軍介紹道。
一般來講,地面網絡通信主要依靠基站,而衛星互聯網則是基于衛星,這就好比將地面的基站搬到太空中,每一顆衛星都是一個移動的基站。有了這張“網”,天上成百上千顆衛星就能時刻與地球上的手機、輪船、飛機、汽車等終端交換信息。無論是在海洋、深山、森林、沙漠、高原、空中,還是在無人區,均可實現無縫通信。
圖為:OPPO推出智能手機首個聽筒/免提雙模衛星通話
衛星根據功能的不同,發射的軌道高度也不同,主要被分為地球同步衛星、高軌衛星、中軌衛星和低軌衛星。其中,低軌部署衛星具有傳輸時延小、鏈路損耗低、發射靈活、整體制造成本低等優勢,成為衛星組網的主流選擇,是解決互聯網“最后一公里”以及延伸地面移動通信網絡的關鍵。
需求是驅動衛星互聯網興起的重要因素之一。賽迪智庫無線電管理研究所所長韓健告訴《中國電子報》記者,一方面,作為地面通信網絡的有力補充,衛星互聯網的部署將成為解決“無互聯網”問題的重要方式,加快建設衛星互聯網正成為縮減數字鴻溝的重要舉措;另一方面,衛星互聯網在應急通信、公共安全、海洋科考等特定場景需求突出,可以有力保障國家通信安全,確保在遇險呼救、應急救災等緊急情況下的通信暢通。
未來的6G時代,衛星互聯網也將成為其重要的組成部分。
“星地融合是6G技術的六大支柱之一。衛星互聯網能實現星上搭載6G部分網元功能,推動6G基站按需部署,為6G通信技術提供實驗驗證和應用場景,增強ITU為6G定義的覆蓋能力,從而有效支撐6G泛在通信的愿景,幫助6G實現全球無縫覆蓋的空天地海一體化網絡。”中國電信研究院6G研究中心標準總監夏旭解釋道。
“衛星互聯網是發展大勢之所趨,未來,大數據、云計算、邊緣計算等都將與衛星互聯網密不可分。”林寶軍補充道。
走進位于上海松江區的上海格思航天科技有限公司衛星數字工廠,機器轟鳴,機械臂快速、精準地來回作業,執行著多個不同型號衛星的組裝、集成、測試等生產任務。按照計劃,該工廠未來將年產出上百顆商業衛星,這些衛星都將用于垣信衛星規劃的千帆星座(G60星鏈)計劃。
G60星鏈被業內人士稱為中國版“星鏈”,計劃將1.2萬顆衛星送入軌道。除此以外,國網星座計劃也計劃向太空發射近1.3萬顆衛星。
夏旭指出,空間軌道和頻段資源是有限的,遵循先到先得的原則,也就是說,誰先提出申請,并開通了頻率信號,誰就占有這段頻率。假如落后于其他國家發展衛星互聯網,我國的6G空天地一體化信息網絡建設可能會受到一定的挑戰。
記者了解到,低軌衛星互聯網已成為各國科技競爭新賽道。Space X、One Web、亞馬遜、Telesat等多家歐美企業相繼提出衛星組網計劃。其中,美國衛星互聯網商用化代表企業SpaceX等已經搶占全球低軌衛星星座部署的制高點。目前“星鏈”全球用戶數超過270萬,衛星互聯網服務已覆蓋70多個國家和地區,形成相對明晰的標準及商用模式,這給我國衛星互聯網產業發展帶來緊迫感。
星際榮耀聯合創始人何光輝坦言,目前,我國在衛星互聯網技術層面與SpaceX仍存在較大差距,僅相當于后者10年前的水平。
“相比之下,我國衛星互聯網產業仍處于在軌驗證階段,尚未進入快速組網部署的階段。”正弦空間公司創始人、原北斗三號衛星主任設計師何善寶在接受記者采訪時表示,我國很難像Space X那樣,在全球大范圍建立地面站。因此,實現衛星之間的信息傳輸和星間鏈路技術,成為我國實現衛星數據傳輸的關鍵。
圖為:時空道宇衛星工廠
“當前,不管是星間激光鏈路技術,還是星間微波鏈路技術,均處在初步探索階段,尚未成熟。只有搭建好了這種超大規模的衛星通信鏈路,才能夠讓衛星互聯網部署成功。”何善寶解釋稱。不過他對我國衛星互聯網未來的發展保持樂觀:“我國的新型舉國體制能夠集中力量辦大事,這有利于加強統籌部署、全面提升自主創新能力,也是我國衛星互聯網發展的最大優勢之一。”
近年來,我國不斷加強衛星互聯網頂層設計和統籌布局,利好政策頻出。2020年,國家發改委首次將衛星互聯網納入“新基建”,是通信網絡基礎設施的范疇;2021年,中國衛星網絡集團有限公司成立,整合統籌國有衛星互聯網建設計劃;2023年2月,工業和信息化部發布《關于電信設備進網許可制度若干改革舉措的通告》,將衛星互聯網設備正式納入進網許可管理范圍;今年,商業航天被首次寫入政府工作報告。目前,北京、上海、深圳、安徽、河南、四川和重慶等多地均出臺政策支持衛星互聯網相關產業的發展。
業內人士普遍預測,未來5年,我國低軌衛星制造及發射需求有望進入增長爆發期,預計將有3萬~4萬顆低軌衛星升空。
衛星互聯網需要衛星大量發射才能組網,而在衛星制造領域,產能與制造成本密切相關。“目前,衛星制造成本和周期與國際領先實力相比還有差距。發展低軌衛星互聯網,需要解決這些問題。”北京新鼎榮盛資本管理有限公司董事長張馳表示。
傳統的衛星是單顆制造,用于特定領域,在測試、元器件、制造等方面成本高昂。2019年,SpaceX公司的Starlink借鑒工業制造模式,憑借“一箭多星”發射和“衛星制造、火箭制造、發射服務、組網運營”全鏈條一體化商業模式,大幅降低成本,如今已有6000多顆衛星在軌,并于2023年實現盈利。
圖為:衛星互聯網
這種商業模式是否值得借鑒?何善寶表示:“星鏈模式可提供方法論上的有益借鑒。不過,我國衛星互聯網產業鏈發展較為完善,專業化的分工才是提高效率、降低成本的關鍵。”
業內專家談到,雖然眾多民營企業也在積極推進衛星發射上天,但目前我國衛星組網主要依賴“國家隊”。此外,對通信衛星運營來說,行業存在著較高的資質壁壘,大部分民營通信衛星制造企業都不具備與衛星通信業務和互聯網接入服務相關的經營資質。不少專家呼吁國家能夠放寬準入資質,讓民營企業更多參與到大規模衛星組網工作中。
在何善寶看來,培育和發展衛星互聯網產業是一個由小到大、循序漸進的過程,不能一蹴而就,更不能急于求成,應遵從市場規律和新興產業成長規律。“有時候我們需要慢一點兒,等市場形成一定規模,技術水平不斷突破,才能真正實現‘產業化’,我們等待的周期也會隨之縮短。如若不然,只會帶來資源浪費。”何善寶說道。
“中國的低軌衛星,一旦組網完成就是全球網絡,就不是只針對中國市場了。目前看,真正有能力完成低軌衛星組網的,也就中美兩個國家。未來,面向‘一帶一路’共建國家中電信基礎設施建設不完善的國家,我們可以提供服務。對于地面網絡來說,衛星互聯網也是一個補充,國內電信運營商也會加入,跟垣信衛星、中國星網等公司合作。”張馳預計。
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