最近跨国卫星发射的动向上了新闻。日本的一枚火箭携带8颗卫星在空中自爆,英国将首次从本土发射卫星,中国成功地从海上发射了两颗北斗卫星。
随着卫星技术的不断更新,各国发射卫星的频率越来越频繁。卫星已从高科技产品进入工业化、大规模生产化时代。
从上个世纪开始,人们开始使用卫星应用程序,特别是利用卫星的通信功能,从摩托罗拉的铱星计划到马斯克星链计划,再到中国的天通卫星计划,卫星通信一直是众多通信人的追求目标。
特别是近几年来频繁的自然灾害进一步加剧了卫星通信的发展。无论何时何地,无论何时何地,连接都成为当前手机的功能热点之一。
令人惊讶的是,随着6G技术的开发,手机连接卫星通信在未来几年内将成为现实。
文:杨磊
铱星计划见不到时机。
发明来自想象。
时间可以追溯到1945年,当时著名的太空题材科幻作家亚瑟克拉克是英军空军雷达工程师。
28岁的他在《无线电世界》首次发表了提出卫星通信可行性的论文。“将人造卫星人工发射到地球轨道上,可以作为接收和反射地面信号的中间站,实现广播和电视信号远距离通信和跨海的能力。”
从那以后,利用卫星进行通信成为了无数通信人的梦想。
1987年,全球电信领头羊摩托罗拉的3名工程师决定将这个梦想变为现实。
根据他们的计算,卫星飞行在离地面800公里的轨道上飞行,手机信号可以通过大气直接连接卫星,减少到允许通信延迟的程度。
这个疯狂的计划被称为铱星,因为原计划的卫星数量与元素铱的原子序数相同。一共是77。(阿尔伯特爱因斯坦)。
铱计划得到摩托罗拉高层的认可。因为铱星可以满足地球上任何地方的用户,无论他们在哪里,都可以直接给全世界其他人打电话。
1990年6月25日,摩托罗拉结合当时的地球村概念,以“一号通天”的口号震惊世界,经常刷各国媒体网站。
摩托罗拉选择融资,融资额超过55亿美元,股东来自美国、加拿大、日本、中国等数十个国家,服务覆盖人口为36亿人,超过120个国家批准了铱项目。
美国的德尔塔2型火箭、俄罗斯的质子K型火箭和我国的长征2号丙改进火箭分别承担了铱星的发射任务。
八年后,铱星、72铱星均匀地停留在765公里高的6极地轨道上,其中66颗卫星正式启用,6颗备用,每颗卫星320公斤,工作寿命为8年。
铱星计划运营后,激动的当时美国副总统阿尔戈尔在美国玫瑰园首次用铱星卫星电话与白宫通话。
然而,在铱星计划逐步完成的几年里,基础网络发展迅速,传统手机体积小、携带方便,几乎占领了手机市场。特别是诺基亚5110、红火环球成为第一款销售1亿的手机。
反观卫星电话,设备和服务成本大大超过顾客期望值等,无法形成稳定的顾客群。
2000年3月17日,苦苦挣扎的铱星公司最终宣告破产,泛美航空董事长Korucy以2500万美元收购,成为军队、海上、民航等部门提供服务的小众手机服务商。
明星连锁计划名誉一半。
铱星计划走向失败,基础网络成为主流,但这并不意味着忽略卫星电话领域。
2015年1月,埃隆马斯克(Elon)宣布启动名为“星链”(Star String)的卫星互联网服务项目。
当初,星链预计耗资100亿美元,投入4425颗卫星。
这个消息一出来,马斯克就受到各界人士的嘲笑,很多人质疑他在画大饼。
彼时的他身处低谷,虽然拥有三家公司,但每一家都在赔钱。造电动车的特斯拉虽已上市,但当时的人大都对电动车不感冒,另外两家公司分别是造火箭的SpaceX和太阳能公司SolarCity,都处在持续烧钱阶段,年年亏损。
然而,SpaceX在2015年12月第一次成功完成陆地回收火箭让很多人看到了转机。
2018年3月,SpaceX的猎鹰九号火箭在一次常规发射任务中搭载了2颗星链计划的试验卫星。
次年5月23日,猎鹰9号运载火箭成功将星链首批60颗卫星送入轨道。随后,一批批星链卫星不断升上天空。
随着SpaceX火箭技术的迭代、更新,原计划投放的星链卫星数目也随之增加,由最初的4425颗增加到了42000颗。
目前,星链已经运营了两年,SpaceX累计发射了3208颗星链卫星,其中包括原型卫星和不再运行的测试卫星。
最近,日本天文摄影师藤井大地,午夜拍到了星链G 4-20卫星。画面中,星链卫星排成一行,浩浩荡荡行驶在太空中,十分科幻。
虽然星链发展迅猛,但目前还替代不了地基网络。
据悉,星链的上网服务比传统互联网供应商要贵很多,除了每月支付99美元的上网费用,客户还需要购买一套549美元的星链设备,包括连接卫星所需的碟形天线和一个路由器。
使用时,客户需要将碟形天线放置室外,朝向天空,路由器则放在室内。然后,只需要打开电源,就可以上网,且不需要任何额外的调试。
一位澳大利亚的星链客户表示,碟形天线50米内都有信号。
截至目前,星链已在北美、欧洲、大洋洲和中南美洲的36个国家得到批准、落地应用。SpaceX最近表示,星链已获得超过50万份订单。
星链成为了新世界的铱星计划,但令人遗憾的是,星链自问世起,也带来了一系列的空间使用权和污染问题。
随着星链计划的实施,近地轨道的卫星不断增多,很容易造成“撞车”。
去年7月和10月,我国空间站就因星链卫星变轨造成近距离接触的风险,而被迫紧急执行避碰操作。
除此之外,星链还在俄乌冲突爆发后,首次在军事领域亮相。星链不仅仅是充满未来感的民用科技,也是大国角力的战略武器。
卫星通信不可或缺
卫星通信的重要性正在逐步凸显。
尤其是最近几年,自然灾害和地缘政治冲突日益频繁,基于卫星通信的紧急通讯能力或将成为智能手机的必备功能。
中国卫星通信起步很晚,要追溯到2008年的汶川地震。
当时,汶川地震爆发,地面通信全部中断,基站全塌,电话和手机都打不通。直到31个小时后,依靠国外卫星电话,重灾区映秀才和指挥部联系上,147小时后灾区通信才恢复。
自此之后,国家痛定思痛,天通一号国产卫星电话系统开始论证立项。
2016年8月6日,我国卫星移动通信系统首发星,天通一号卫星01星在西昌卫星发射中心成功发射升空。
2018年3月,中国卫星通讯试用。
2020年1月10日,中国电信正式向社会各界提供天通卫星通信服务,卫星手机是其中的一项服务。
同年11月12日,天通一号02星发射升空。
除此之外,三大运营商完成的99%的网络覆盖率指的是人口覆盖率,相当于30%的非国土覆盖率。
这意味着,很多海洋、深山、沙漠、戈壁无人区都是没有手机信号的。驴友、自驾游、野外作业工作者、渔船、应急抢险救灾等都需要卫星电话对外沟通。
可以说,中国的卫星电话市场并不小。
今年9月6日,华为召开了2022年秋季新品发布会。会上,华为消费者业务CEO余承东向观众们展示了新发布的Mate50系列,和之前透露的“向上捅破天”技术,即支持北斗卫星消息硬件。
余承东表示,“当你身处荒漠无人区、出海遇险、地震救援等无地面网络信号覆盖环境下,你都可通过畅连APP将文字和位置信息向外发出,与外界保持联系,并支持多条位置生成轨迹地图。
苹果手机作为华为Mate50的竞品,在卫星通信领域的技术也不可小觑。
早在去年,就有相关专家预测过iPhone 13系列可能会支持卫星通信,虽然预言并未成真,但iPhone 14 和 iPhone 14 Pro 在今年11月份之后就可以通过卫星与紧急服务进行通信,以便用户可以在不实际呼叫紧急服务的情况下尝试卫星连接。
苹果公司对于卫星通讯的研究早有痕迹。据彭博社称,苹果团队在该领域的探索最早可以追溯到2017年。
然而,发展卫星通信服务需要大规模投资,投资周期可能长达数年,目前卫星直连手机通信要想达到理想状态,至少是三五年甚至七八年。
通信行业专家也表示,目前基于智能手机的卫星通信功能还处于探索和完善阶段,还远远算不上成熟。不过,放眼未来,手机直连卫星的卫星通信服务将是大势所趋,也是6G时代的重要标志。