
5月31日凌晨,SpaceX龍飛船的首次載人成功發射,讓SpaceX再度迎來高光時刻,埃隆·馬斯克的每一舉動皆充斥著極客精神和夢想家的顛覆性色彩。但要說SpaceX公司中最具夢想色彩和顛覆性質的規劃,當屬星鏈計劃。
2019年以來,埃隆·馬斯克屢屢站到了聚光燈下,不是因為特斯拉,而是因為他的另一家公司SpaceX。從獵鷹9號火箭成功回收,到獵鷹重載火箭“一箭60星”,“狂人”馬斯克的SpaceX在一個又一個領域充當了“引領者”。
星鏈計劃規模龐大 馬斯克底氣何在?
2015年1月,馬斯克宣布SpaceX將開始進行一項低軌衛星星座工程——星鏈計劃。2018年,獵鷹九號火箭在一次常規發射任務中搭載了2顆小衛星,展開對地通信測試。2019年5月,SpaceX用獵鷹9號火箭首次一次性發射了60顆衛星。2019年10月,SpaceX又增加申報了3萬顆衛星,“星鏈計劃”總規模將達4.2萬顆衛星。
在此之前,全人類經過半個多世紀努力,目前在軌運行的衛星數量也才2000顆左右,對比就知道星鏈計劃有多么宏偉和瘋狂。雖然星鏈計劃的商業模式尚需驗證,但星鏈計劃自身運用的技術和成長環境值得人們學習和思考。
一是先進的火箭發射和衛星技術。其中,“一箭60星”技術最具突破意義。正弦空間公司創始人、原中國空間技術研究院研究員、原北斗三號衛星主任設計師何善寶對《中國電子報》記者說:“‘一箭60星與‘一箭10星在技術上并無本質性區別,只是‘星箭分離的載荷更多,但卻是別國難以突破的技術門檻之一。”“一箭60星”正是依托SpaceX自主研發的獵鷹重載火箭實現的。據了解,獵鷹重載火箭由三個獵鷹9號引擎核心組成,搭載了27個SpaceX自主開發的梅林引擎,發射時27個引擎可共同產生超過500萬磅的推力,相當于大約18架747飛機產生的推力。送60顆單星質量為230公斤的衛星入軌,僅衛星重量就已經達到了13.8噸。
二是美國官方的支持。在何善寶看來,SpaceX這類民營企業之所以能在走向太空商業時代的路上大踏步前進,離不開美國開放的商業土壤和有關部門的資金支持。美國國家航空航天局(NASA)對SpaceX的資金支持始于2008年,公司同時承擔著獵鷹9號、龍飛船的研發,在經歷了前三枚火箭發射失敗后,馬斯克的個人資產幾乎到了山窮水盡的地步。此時,SpaceX迎來了NASA向國際空間站提供12次補給服務的大訂單,合約金額高達16億美元,依靠這筆交易,馬斯克成功渡過了財務危機。2019年,NASA又和SpaceX簽訂了5億美元的發射合約。
不怕重蹈覆轍 馬斯克為何能做?
馬斯克在2016年“TED演講”中談到,“第一性原則”是他創業至今的“人生信條”,第一性原則即可以將事情歸結為基本事實,然后從中推理,成為第一個吃螃蟹的人,而不是進行類比推理。馬斯克堅信,新能源、太空和互聯網能徹底改變人類世界,且這些領域都能通過“第一性原則”理論走下去。
馬斯克認為只要他能控制好發射和回收成本,便能避免重蹈覆轍。賽迪智庫無線電管理研究所副研究員周鈺哲向《中國電子報》記者表示,SpaceX集衛星、火箭、地面站制造、火箭發射和回收技術,以及衛星運營和服務于一身,掌握了其整條產業鏈的話語權,有效避免了龐大的供應鏈、傳統的設計、疊加的外包訂單廠商等高成本環節。
控制好成本后,馬斯克看到了不斷增長的市場需求及其商業價值。“從銥星公司和一網公司的破產經歷,不難發現,需求和用戶群太小是導致破產的關鍵因素。”何善寶說。而星鏈計劃的布局恰逢其時。
SpaceX目前發射單顆衛星的平均成本在150萬~200萬美元之間,星鏈項目的總成本可控制在100億美元左右。
不全是掌聲 星鏈計劃還有多重挑戰
盡管馬斯克的構想和與美國有關部門的合作正在順利進行,但也引來了業內專家對于太空環境、衛星日常運維以及商業模式的種種責問。
對于干擾太空觀測環境的擔憂。智利的一臺大型綜合巡天望遠鏡拍攝到的圖像大多被衛星所“污染”和干擾。數據顯示,30%的拍攝圖像中將至少包含一條衛星軌跡。國際天文學聯合會在2019年6月發表的一份聲明中表達了擔憂:“衛星星座可以構成對現有和未來天文設施的重大衰弱和干擾,我們將敦促低軌衛星星座的決策者和設計人員共同解決這一問題。”
對于衛星運維問題,最突出也最不可控的問題就是因衛星失聯而造成的太空垃圾和一系列意外。在SpaceX最初發射的60顆衛星通信中,有三顆失聯;還有兩顆衛星,SpaceX稱他們只是想測試脫離軌道的過程,故意啟動了它們的機載推進器,目的是將它們撞向地球大氣層。但賽迪顧問物聯網產業研究中心高級分析師劉暾向《中國電子報》記者表示了擔憂:SpaceX無法保證衛星失聯的概率,這也就不能支持SpaceX對清潔太空環境的承諾,未來若有上萬顆星打上去,失聯的數量將疊加,屆時將不可避免地造成嚴重的太空污染和意外撞擊發生。周鈺哲也表示,關鍵的是失聯衛星對其他衛星和地面所帶來的風險,SpaceX必須精確監控其衛星的運行狀態,并能及時進行微調動作和規避動作。
對于商業模式能否盈利的問題,中國科學院國家空間科學中心空間頻譜感知技術研究室副主任閆毅在接受《中國電子報》采訪時表示,馬斯克的初衷是夢想和金錢的交融,提出星鏈計劃的底氣,是他在資本市場的號召力以及在美國最高水平航天科學領域的感召力,當然也是夢想加金錢的刺激。
衛星互聯網中國該如何布局?
SpaceX星鏈計劃正在積極推進中,我們可以從中借鑒到什么?
首先,要抓緊申報以占領空間和頻譜資源先機。當前,美國低軌通信衛星布局先拔頭籌,SpaceX、一網、Telesat和Amazon三家衛星龍頭企業已提出明確部署計劃,o3b、波音和三星公司的互聯網星座計劃也在積極推進中。2029年,上述四家美國企業各自的低軌衛星項目將合計完成4.61萬顆衛星的發射工作。何善寶認為,盡管中國在低軌衛星領域自2015年開始布局,事實上比馬斯克的星鏈計劃還要早,但還要引起更高的重視并盡快布局,否則將與經濟發展嚴重脫節。
其次,要補齊技術短板以在國際競爭中獲勝。中國信息經濟學會副理事長、北京郵電大學經濟管理學院教授呂廷杰指出,星鏈計劃對中國的啟示作用,更大意義在于揭示了一個經濟問題。SpaceX因為其掌握了衛星回收復用和“一箭多星”技術,所以釋放通信衛星的成本大幅度降低。
最后,要找到最適合中國長期發展的商業模式。“對于他國先進方案,我們要學習但不可盲目跟隨”。(中國電子報 齊旭 劉晶)