太空WiFi就要來了

張妍

日前，美國太空探索技術公司使用“獵鷹9號”火箭，成功將衛星互聯網“星鏈”計劃的2枚原型試驗衛星發射升空，標志著該公司衛星物聯網項目的正式開啟。此次太空探索技術公司將通過“放衛星”一般發射近1.2萬顆衛星組成太空星鏈，向全球提供高速互聯網接入服務。

衛星互聯網好比把W i F i搬到了太空中，只要是在這個“WiFi”信號覆蓋范圍之內，個人、企業、軍事設備等都可通過衛星直接實現互聯網接入，進而搭建起全球無線網絡。衛星互聯網具有覆蓋范圍廣等突出特點，可輕易突破現有互聯網接入的限制，或將成為未來信息技術與航天技術融合發展的新興領域。此外，衛星互聯網還將賦予傳統武器裝備“萬物互聯”時代的戰場新角色和“改變游戲規則”的全新戰力。爭奪“太空WiFi”的控制權，也將成為未來大國博弈的“制高點”。

競相挖掘的太空“金礦”

輸入密碼，你就能連接上來自太空的WiFi信號，甚至還能收到衛星發來的信息“Hello World”。這些畫面目前正被美國太空探索技術公司加速變為現實。早在2014年11月，太空探索技術公司就提出了搭建全球衛星互聯網的構想。此后付諸實施的“星鏈”項目，通過在地球上空組建一個用于通訊的衛星星座網絡，為全球用戶提供高達1Gbps的高速網絡，并計劃在2024年前讓全球都可以“仰望星空”上網。2018年2月，“星鏈”計劃的首批2枚原型試驗衛星搭載獵鷹9號火箭成功發射升空，已經開始與地面站進行通信。

衛星互聯網并不是個新鮮事物。互聯網主要通過交換設備將分散在世界各地的計算機網絡相互連接，實現信息與資源的共享。但現有的互聯網技術主要通過地面路由器實現互聯互通，衛星互聯網的出現就是打算用衛星取代地面上的路由器。這種利用衛星充當“太空WiFi”，星地鏈路替代光纖網絡的衛星互聯網，可以突破現有互聯網技術的介入限制，直接利用無線信號就可以上網沖浪。

半個多世紀以來，人們相繼發射了數以千計的各類航天器，如果借助互聯網思維將每個衛星作為網絡節點，就可以把“互聯網搬到太空上”。更何況，隨著相關技術的快速發展，目前各類衛星完全有能力攜帶有效載荷進行互聯互通，并承擔網絡交換功能。一星多用、多星組網、多網協同的衛星互聯網，也將進一步推動信息技術與航天科技的融合發展。

這也難怪近年來世界各航天技術大國紛紛把衛星互聯網視為戰略性項目發展。美國先進無線通信研究計劃就曾提出，進一步推動地面移動通信與衛星通信的無縫融合，加快新一代空天地一體化通信網絡系統構建。2016年底，美國還正式宣布投資5000萬美元用于小衛星的研發。澳大利亞也于2016年12月發布《超高速寬帶基礎設施立法草案》，其中就包含了為國家衛星寬帶網絡提供資金和技術支持。2017年初，英國發布衛星和空間科學領域的空間頻譜戰略，還計劃進一步放寬非同步軌道衛星的頻譜使用，提高衛星通信頻譜的利用率。

俄羅斯、巴西等國也相繼啟動向邊遠地區、農村和島嶼提供衛星互聯網覆蓋的計劃。與此同時，以太空探索技術公司、OneWeb等為代表的新興商業衛星公司也正加緊太空布局，爭相構建衛星互聯網搶占發展先機，衛星互聯網發展的浪潮開始席卷全球。

燃起聯網的“星星之火”

如果把提供互聯網服務的范疇擴大到語音通話服務，衛星互聯網的發展歷史還可追溯至20世紀80年代的銥星計劃。當時人們希望通過發射66顆軌道衛星，組成一個以提供語音和低速數據傳輸為主的“太空網絡”。雖然此后銥星計劃發展幾經波折，但它依舊點燃了衛星互聯網發展的“星星之火”。

伴隨著衛星互聯網再次成為熱點，其自身技術也在不斷革新。近年來，全球范圍內陸續出現了6個大型中低軌衛星星座項目，標準化、模塊化的微小衛星平臺日漸成熟，推陳出新的火箭發射和回收技術也大幅降低了衛星互聯網的搭建成本。曾幾何時，制約銥星計劃發展的最大問題就是昂貴的造星與發射成本。立方體衛星的技術成熟，不僅能有效縮減發射路程和發射載荷，也能縮減造星成本。太空探索技術公司等商業航天企業提供的廉價衛星發射方案，也直接把發射費用砍掉了一半。

如今，衛星互聯網廣泛使用的Ka波段已經使得衛星通信帶寬有了大幅提升，“高速沖浪”的主要障礙就是衛星通信的延遲。也就是說，當你請求“太空WiFi”為你找尋一臺服務器地址時，你需要等待的時間會有點長。為減少服務的延遲，太空探索技術公司的方案是把衛星放置在比平時低得多的軌道上，這樣就可以提升衛星互聯網的服務質量。但要想實現WiFi信號的全球覆蓋，就必須發射更多數量的衛星。

目前，“星鏈”項目旨在發射4425顆近地軌道衛星和7518顆極低地球軌道衛星來完成這個不可能完成的任務。這近1.2萬顆衛星的數量已經遠遠超過了目前全球在軌服役衛星不足2000顆的數量。如果上述衛星全部發射成功，太空探索技術公司就能在全球范圍內提供與光纖網絡相媲美的“沖浪”速度。

為數眾多的“太空WiFi”遨游天際，不僅點燃了衛星互聯網的星星之火，也使得頻率和軌道資源成為爭奪的熱點。目前，OneWeb、Telesat 等公司將發展目標定位于太空通信網絡，與太空探索技術公司的“星鏈”項目形成了競爭。早在2017年6月，美國聯邦通信委員會就曾正式批準授權 OneWeb公司提供衛星互聯網服務，該公司也計劃發射720顆低軌道地球衛星實現互聯網接入。

“星云”帶來的應用風暴

隨著“太空WiFi”技術的發展成熟，衛星互聯網也勢必在全球掀起一場應用風暴。事實上，除衛星互聯網方案外，谷歌公司也曾嘗試將高空聚乙烯氦氣球送入平流層作為基站，在高空氣球支持下為地面提供網絡連接的“氣球”項目。雖然國外目前發展衛星互聯網項目的均是商業公司，但可實現全球網絡互聯的衛星互聯網除商業用途外，還具有不可忽視的社會效益及軍事運用潛力。

本來，衛星通信就具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、靈活機動、通信容量較大等優點，可為軍事指揮員提供靈活的全球通信覆蓋能力和戰術機動性，在信息化指揮控制系統中正發揮著不可替代的重要作用。衛星互聯網技術一旦投入應用，將賦予傳統武器裝備平臺改變游戲規則的全新戰力。尤其是在太空、網絡已由支援陸、海、空作戰的輔助戰場，轉換為與之相互支援的主戰場之后，誰掌握衛星互聯網這個制高點，誰就將牢牢掌握未來戰爭制勝的主動權。

此外，目前世界上尚有一半人口無法使用互聯網。我國幅員遼闊，偏遠山區、大漠戈壁等部分區域如今依舊是通信盲區，建立全球性的衛星通信系統是彌補數字鴻溝，開展應急救援的重要解決方案。通過連上“太空WiFi”這個“隱形光纖”網絡，可實現話音、視頻、數據等多種應用需求的高質量通信，具備重要的應用價值。目前正在發展的衛星互聯網技術，已經為在飛機上上網提供了條件。

在傳統衛星制造領域，由于追求可靠性，使用的均是經過反復驗證的技術和產品。新興衛星互聯網項目，在衛星研制過程中通過增加商用元器件比例，開展標準化、模塊化小衛星批量生產等“跨界模式”，實現了衛星研制與生產的創新發展。這些經驗和技術一旦向傳統衛星制造領域流動，勢必成為推動衛星制造業發展變革的重要動力。

如今，太空早已成為延伸的公共領域，可被人類利用的軌道、頻譜等資源也十分有限。國外研究人員與商業資本之所以對“衛星互聯網”表現出了極大興趣，背后的動機是想利用“太空WiFi”逐步取代路由器光纖骨干網，進而掌控互聯網的控制權。我們如果在衛星互聯網發展中稍微猶豫，就有可能再次錯失互聯網的接入管制和管理權，這勢必對我國互聯網的信息安全與科技發展產生較大威脅與沖擊。