2015年初,SpaceX公司首席执行官伊隆马斯克在西雅图宣布推出一项太空高速互联网计划。在此之后的很长一段时间里,SpaceX便没再过多披露与此计划的信息。直到2018年2月,马斯克在推特上发文表示,SpaceX卫星互联网项目被命名为Starlink,也就是星链。维基百科数据显示,从2018年2月至2021年6月30日,SpaceX已经累计发射了1740颗卫星,其中1664颗卫星在轨。
星链当前正在为全球12个国家约9万用户提供服务。以每个用户每月支付99美元服务费来算,星链当前年度收入大约1亿美元,这点收入压根不够SpaceX塞牙缝。毫无疑问,当前的星链处于亏本运营阶段,距离扭亏为盈,用户规模达到上千万的那一天还非常非常遥远。就比如说,SpaceX向用户提供的星链终端设备眼下都是亏着本卖,因为其造价要远高于499美元的定价。换言之,SpaceX为了拉到更多用户而亏本卖出更多星链终端设备,本质上是SpaceX亏得更多。单个用户从买到星链终端,获得星链网络服务那刻算起,即便使用星链网络服务一年,恐怕都不足以让SpaceX收回为单套星链终端设备所垫支的成本。
 

 
对于SpaceX公司正在全力打造的巨型低轨星链星座,很多人持怀疑的态度,甚至是悲观的预期,认为星链在技术上确实超前,但不堪大用,最终逃脱不了失败的命运。然而,也有不少人认为,星链将会在科技领域产生颠覆性效应。最为关键的是,马斯克及其SpaceX团队根本就没打算知难而退。马斯克是个绝顶聪明的人,他当然早已想到做星链项目会有多么艰难和痛苦。
在上个月,根据媒体报道,SpaceX公司总裁兼首席运营官肖特韦尔在第三十六届航天研讨会上表示,公司正在为后续全部星链卫星加装激光终端,这就是星链部署工作出现中断的原因。从2021年6月30日至今,SpaceX便再没有发射星链卫星,是因为公司决定在卫星上加装激光交叉链路,从而让卫星能够相互通信,减小对地面站的依赖。
根据SpaceX最近向美国FCC提交的一份新修订文件显示,SpaceX后续将部署第二代星链卫星,并且为此提出了两个构型。其中一个构型是,SpaceX设想利用名为Starship的星际飞船将第二代星链卫星送入轨道。而依靠星际飞船进行卫星部署的构型,包含高度在340~614公里之间且分布在9条倾斜轨道上的29988万颗卫星。只不过,星际飞船当前仍然处于研制阶段。另一个构型则是SpaceX继续使用猎鹰9号火箭发射第二代星链卫星入轨。依靠猎鹰9号火箭进行卫星部署的构型,会将29996颗卫星部署到高度在328~614公里之间的12个轨道倾角。
 

 
也可以这样来说,SpaceX发射部署星链卫星,将从目前的猎鹰9号火箭一箭60星发射第一代卫星,逐步转变为同时用猎鹰9号火箭一箭60星和星际飞船一箭400星的方式发射第二代星链卫星,不仅运载器和卫星型号都升级换代,星链卫星入轨部署的节奏也将会发生巨大改变。
显而易见的是,马斯克应该是觉得猎鹰9号一箭60星的发射进度实在太慢,二代星链系统需要部署约3万颗卫星,那么照此算下来就需要发射500次。即使SpaceX平均每周都发射一次猎鹰9号火箭,也要用上长达10年的时间。更何况,星链卫星本身设计寿命为5年,意味着SpaceX其实还要适时发射替补卫星。说实在话,从经济和技术等多个角度考虑,这几乎是不大可能长期持续下去的项目。
 

 
但在目前,马斯克和他的SpaceX仍将继续开展星链卫星部署。马斯克最让人佩服的地方之一,恰恰就在于,当很多人都认为“不可能”,他总是能将“不可能”变为“可能”。SpaceX正在研发的星际飞船,一次就能够发射400颗星链卫星上天,在轨部署3万颗二代星链卫星只需发射75次星际飞船。如果是保持平均每周发射一次星际飞船的频率,以部署二代星链卫星,总共也就用不到2年的时间。单从技术层面上而言,SpaceX用星际飞船的发射方案似乎能够很好解决在轨部署数万颗星链卫星以及运营维护的难题。
 

 
 

 
马斯克缘何如此执着于打造包裹地球的星链星座呢?专注于航天领域的自媒体“三体引力波”认为,马斯克是个根本不再为金钱而是为自己梦想而奋斗(折腾)的人,他最希望在有生之年做成的事,就是让人类成为多星球物种。无论是名为Starlink的星链,还是名为Starship的星链,二者都带有“Star”。在马斯克的心目中,Star或许就是星辰大海的意思。而人类要想成为多星球物种,以目前的技术肯定是做不到的,那怎么办呢?就只有挑战更高难的技术,以获得技术突破和创新。而星链星座和星际飞船,大概最终都是指向看似遥不可及的火星殖民计划。
“三体引力波”认为,在前沿科技领域,星链星座作为天基互联网,很可能给世界带来极具颠覆性的效应。首先,星链背后的激光链路技术,就是在轨卫星之间可通过激光通信技术实现远距离通信。主要特点传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、质量轻小、功耗较低。但最大特点在于,星链不依赖地面网络的转传,由此减少地面站甚至避开地面站。而星链网络架构正是基于此设计:用户终端——星链卫星——星间激光链路——星链卫星——用户终端。理论上。用户在全球任意位置都可接入星链网络,从而享受高速度、低延迟的互联网体验。相对于目前地面传统互联网技术,星链互联网系统其实是全新技术升级,将来很可能颠覆地面互联网架构,至少从技术角度看很有希望。
 

 
未来的星链将会是什么样的?据“三体引力波”写道,首先,星链会是全球最大的低轨卫星星座,SpaceX计划在轨星链卫星最终将多达数万颗,在此不再多言。第二,星链将是全球最快的卫星互联网星座,真正的全球覆盖、包裹地球。部署下载速率目前为50~150Mbps,今年底达到300Mbps,未来目标1Gbps。星链网络延迟控制在16~40毫秒之间,平均只有20毫秒的低延迟传输。每部署60颗卫星就可提供1TB带宽,可支持40000名用户同时在线视频。第三,星链是全球唯一正在快速部署的巨型星座。目前最快部署节奏是每月发射4批星链,每批60颗卫星,未来用星际飞船一次性即可发射400颗,大大提升卫星部署效率。最后,星链星座将互联网接入从地面拓展到天上,跟未来6G天地通信概念异曲同工。未来星链或许有能力取代目前运行的蜂窝移动通信网,成为一种新型全球覆盖的无线接入、移动网络,颠覆传统无线接入运营商和设备网。尽管目前星链还远远不能跟传统互联网运营商直接竞争,但应该只是时间问题。
 

 
根据一位匿名网友的观点(具参考性),激光星间通信技术在整个卫星界都是未能大规模使用的前沿技术,只在欧洲部分遥感卫星中进行了部分应用。欧洲数据中继卫星(EDRS)在GEO轨道中继了低轨的“哨兵”系列遥感卫星数据,但这是用作数据遥感数据中继而并非通信链路。所以,作为激光通信中继的大规模应用卫星,星链为业界首次。对于低轨宽带互联网卫星,有激光通信中继和没有激光通信中继完全是两种级别,因为在加装星间激光通信之后,地面站需求量会大幅缩减,也就大大缓解了对地面地形环境的依赖。这对于不易建站的地表环境而言是重要的运行优势,例如海洋、南北极、偏远山地以及其他恶劣环境。
该网友还表示,除了星间激光通信,卫星本身重量增大用于寄宿其他载荷的能力,又将开辟一片广阔天地。未来“星链”卫星将成千上万颗在轨运行,是大规模的卫星通信网络架构,也是绝无仅有的天基平台。这种平台广泛分布在近地轨道,可以发挥的空间太大了。通信、导航、遥感这传统三大类载荷中的任何一种都可以置于其上从而衍生出颠覆性的新应用,例如通信领域中的窄带通信、导航领域中的精度增强、遥感领域中的视频载荷、雷达载荷等等。除了这三大类应用,星链星座还可以作为任何一种卫星或地面设施的数据中继层,将在轨卫星数据进行中继,有点像美国太空发展局(SDA)目前正在筹划的“传输层”了。这恐怕就是第二代星链增加体重的主要考虑——不仅提供天基宽带服务,还能给其他商业和科研活动提供天基平台。