低軌衛星互聯網的全球競爭與博弈

張銳

綜合權衡之下，未來衛星互聯網最為激烈的競爭很可能在美國、中國、歐盟與俄羅斯之間展開。數據顯示，目前只有上述四大經濟體擁有衛星制造、衛星發射、地面設備以及運營服務的產業集成能力。

除了在南北美洲、澳洲及歐洲等地積極布局海外活動基地與落地支點外，埃隆·馬斯克旗下的太空探索技術公司（SpaceX）在亞洲地區安營扎寨與圈城占地的腳步也顯著提速。SpaceX今年年初在首爾注冊成立的子公司將從第二季度開始為韓國用戶提供Starlink（星鏈）衛星互聯網服務，與此同時，SpaceX也與日本郵船海務集團達成了合作協議，后者將在2023財年完成旗下全部船隊接入Starlink的工作。作為太空低域衛星的率先布局者，SpaceX自創始以來從未間斷的進攻姿態已經將低軌衛星互聯網（以下簡稱“衛星互聯網”）的全球競爭一次又一次推向白熱化狀態。

上帝視角

根據運行軌道距離海平面的高度，衛星可以分為低軌衛星、中軌衛星和高軌衛星，其中軌道位置在340—2000公里高度的為低軌衛星。低軌衛星之前，人類就已經向太空發射了地球同步軌道衛星，甚至只要3顆這樣的衛星便可將通信信號覆蓋全球，只是無奈它們距離地表遠達3.6萬公里，信號傳遞中不僅存在著不短的時延，帶給地球人的體驗相當不爽，而且費用也高得離譜，相比之下，低軌衛星則不然。

處在同一軌道上的低軌衛星分布于不同的頻段上，也就是說各自運行活動的區間范圍不同，一般從低到高分列為C頻段、Ku頻段、Ka頻段與V頻段，頻段越高，意味著衛星的位勢高，而位勢越高，帶寬就越大，可以覆蓋的面積就越廣，同時傳輸容量也要比前面的頻段大出許多。目前來看，全球低軌衛星主要布局在Ku頻段和Ka頻段，而隨著相關技術瓶頸的逐漸破解，V頻段會越來越受到航空航天企業的青睞，這就意味著，未來每一顆低軌衛星所輻射的范圍會更寬更廣。

當然，活動與作業于同一頻段的任何一個衛星又都不是孤立封閉的，一定數量的衛星還可以規模組網，由此組成了衛星互聯網。顧名思義，衛星互聯網就是以通信衛星為接入手段，其不同于分別以地面基站和光纜通信為媒介的移動通信和光纜通信僅能向地面終端發射信號，衛星互聯網則可以同時向地面和空中終端提供寬帶互聯網接入服務，這些網狀般的衛星如同一個漂浮在太空中的大號WIFI，只要地面與空中配備有終端接收系統，就能隨時實現高速流暢上網，因此，廣覆蓋、低延時、高速率與低成本構成了衛星互聯網的主要畫像，其所擁有的“上帝視角”優勢不言而喻。

數據顯示，目前地球上約30億人口無法享受到互聯網服務，他們或者居住在緯度不低的險峻高山，或者棲息在海底電纜無法觸及的大洋小島，或者根本無法鋪（架）設光纖與基站的偏遠地區，再算上海洋作業、科考探險等人類行為可觸達但通信信號未能嚴密覆蓋的曠野地帶，至少還有70%的地表成為互聯網與通信信號覆蓋的盲區，不僅許多人的交際與觸及范圍受到極大限制，生活質量無從談起，而且人類的野外科考、應急救援等活動及其成功率也受到重大影響，同時許多稀缺的礦產資源也難以發現并進行勘測與開發，而借助衛星互聯網，地球上再也不會出現通聯死角，更不會看到信息孤島，人類的生活足跡與經濟活動得以打開廣袤的延伸空間。

四大牽引力與驅動力

全面地觀察，衛星互聯網的實際意義不只有便利通信、輔助導航以及遠程遙感與觀測，更不局限于基于廣覆蓋功能而釋放出的科技力量普惠價值，作為人類的一道全新經濟景觀，衛星互聯網已經構造出了一個由衛星制造、火箭發射、地面設備和運營服務四大部分組成的完整產業鏈，根據美國衛星產業協會（SIA）的研究報告，四部分價值構成分別是5%、2%、51%和?42%。數據顯示，2022年全球衛星產業鏈收入超過2800億美元，而摩根士丹利的報告預測，2040年全球太空經濟的價值將達到1萬億美元，其中衛星互聯網將占市場增長的50%，最樂觀的情況下可達70%，如此巨大的商機，任何一個相關聯的企業顯然都不想錯過。

一個客觀事實是，產業鏈成本的下降也的確為更多市場主體加入衛星互聯網的布局陣營創造了便利條件。從制造環節看，不同于傳統大衛星通常采用專門化定制而產生出不菲的成本，低軌衛星用的是小衛星，走的是模塊化設計、柔性化生產和智能化制造的技術路線，同時采用流水線并行的生產方式，由此不僅可以顯著縮短衛星設計與生產周期，同時大幅降低制造成本；不僅如此，在衛星平臺環節，公用平臺與模塊化平臺的采用同樣可以縮短衛星研制周期與降低研制成本，美國宇航公司給出的實驗結論是，使用模塊化衛星平臺技術會使衛星成本降低?29%；在火箭發射環節，一箭多星以及實現火箭回收已經獲得了非常穩定的技術與產品支持，由此不僅提高了資源利用率，也大大降低了發射成本。

更具引導與倒逼意義的現實題材是，俄烏戰爭中“星鏈”所發揮出的強大作用必將驅動各國在衛星互聯網地帶加速屯兵與布陣。據悉，SpaceX為烏克蘭提供了約1.2萬套“星鏈”的終端接收裝置，雖然戰爭期間俄軍摧毀過對方地面上的移動通信網絡，但烏克蘭仍然通過“星鏈”實現了對軍事力量的整合與協同，并實施了有組織的抵抗，而更重要的是，星鏈提供的最強大指揮通訊網除了保證無人機、戰略轟炸機、航母戰斗群、核潛艇隨時能夠接收到命令外，更可對運載火箭、巡航導彈展開跟蹤和控制，在改變飛行器飛行路徑的同時，還可實現精準計算和預測，并完成有效攔截。可以說，“星鏈”大幅增強了烏克蘭的作戰能力，使得俄羅斯短時結束戰爭的計劃一再推遲。

需要特別強調的是，國際電信聯盟（ITU）已經正式啟動面向?2030年的6G研究工作，且將衛星互聯納入網絡核心架構也是6G建設最深的變革之一。6G通信技術不再是簡單的網絡容量和傳輸速率的突破，而是為了實現全球無縫覆蓋，實現“萬物互聯”這個終極目標。同時，6G網絡架構的一個重大轉變是：從地面接入向空天地海泛在接入的轉變，需要支持天基、空基、地基多種接入方式，固定、移動、衛星多種連接類型。這樣，作為未來通信重要的基礎設施，衛星互聯網將不再是5G技術情景下的支援部隊與策應力量，而是必然上升為6G網絡背景下的先鋒部隊與主力陣容，而緊跟通信技術與產品的迭代升級節奏，從而競奪用戶與拓展市場將成為許多企業下注衛星互聯網的戰略訴求。

馬斯克率先撬動的美國生意

20世紀80年代起步的摩托羅拉公司“銥星”計劃成功發射了66?顆低軌衛星，只是由于高昂成本約束以及當時市場并沒有回應出非常壯觀的需求，“銥星”僅存續了不到3年就銷聲匿跡。相比前輩，馬斯克手中的SpaceX則趕上了好時光。美國宇航局（NASA）除了讓SpaceX免費使用軍用發射基地外，還以各種補貼形式直接供養輸血，同時不間斷地采購服務，當然，最為關鍵的還是SpaceX無論是資金、技術還是市場張力都身處一流。一方面，SpaceX獵鷹9號火箭目前一箭60星的發射奇跡可謂前無古人，并且無數次實現火箭回收復用，由此帶動發射成本從最初的6000多萬美元降低到如今的35萬美元；另一方面，從衛星制造到為低軌衛星提供電力，再到火箭生產與發射以及運營服務，SpaceX都可自己操盤，其打造出的閉環產業鏈與垂直整合商業模式無人能及。

“星鏈”計劃至今已運行了近九年時間，計劃在2027年之前向近空總共發射4.2萬顆衛星，分別布局在3層軌道上，三層網絡中離地球最遠的衛星只有1150公里，最近的僅340公里，信號從各自近地軌道傳輸到地面分別只需3.3毫秒與1.02毫秒，各為同步軌道衛星的1/36和1/117；而在網速方面，星鏈可提供至少1Gbps/秒的寬帶服務，同時還供給最高可達23Gbps/秒的超高速寬帶網絡。數據顯示，截至目前SpaceX先后組批發射共76次，衛星升空數量總計達到4105顆，排除失敗率，“星鏈”在軌衛星3803顆，其中3756顆已進入運行狀態。

對于衛星互聯網企業來說，熬過高投資，就是回報高光期。截至去年底，“星鏈”已有超過100萬用戶，按100美元服務月費計算，一年營收超10億美元。有機構估算，星鏈目前發射的所有衛星成本是6億美元，也就是說，運營不到一年即可覆蓋成本，相比于旗下的新能源汽車、星艦計劃以及商業航天項目等，“星鏈”顯然成為馬斯克商業矩陣中的“金牛業務”，而且按照馬斯克的說法，只要拿下全球通信市場份額的5%，每年的收入就能超過500億美元，同時《華爾街日報》也幫馬斯克算了一筆賬：如果一切按照SpaceX計劃，預計到2025年，其衛星互聯網服務的用戶將超過4000萬，當年收入就會達到300億美元。

但越是利潤回報豐厚的地帶越能招徠資本的集群進入與瘋狂追逐，因此，除SpaceX“星鏈”計劃之外，亞馬遜也推出了“柯伊伯項目”計劃，擬投入數十億美元發射3236顆近低軌道衛星，與此同時，國際著名飛機設備制造商波音公司計劃9年內向太空近地軌道發射147顆衛星，火箭制造商Astra也在積極部署名下1.36萬顆衛星組成的太空網絡。從計劃安排看，亞馬遜與波音瞄準的是V頻段，SpaceX所要深耕的是Ku頻段與Ka頻段，而鑒于V頻段位置優勢，“星鏈”計劃也向美國通信委員會遞交了增加V波段衛星投放的申請，美國航天航空巨頭的內部競爭呈正面肉搏之勢。

大國之間的搶跑

對于衛星互聯網來說，軌道和頻譜均不可再生，而且ITU奉行的基本原則是“先登先占，先占永得”的規則，也就是誰申報注冊得早，某個軌道位置、頻率就歸誰。因此，不管是為了搶占目前的星座位置還是頻段資源，還是競奪未來的產業商機，主要國家都正在全力支持與推動本國航空航天企業鉚足勁地朝著衛星互聯網地帶邁進，并在國內開足馬力鍛造與做強衛星制造、衛星發射以及衛星服務與地面設備布局的綜合技術能力，低軌衛星已經成為新一輪科技革命的競技場。

根據ITU的測算，近地軌道衛星總容量約為6萬顆，目前無論是航空航天企業自身資金與技術能力，還是國家宇航局可以調配的資源與服務能力，美國對衛星互聯網的爭奪無疑占據著絕對優勢，如果SpaceX、亞馬遜、Astra和波音公司組成的強大衛星互聯網編隊如期實現了各自的計劃，美國將霸占衛星互聯網90%以上的空間，其中僅“星鏈”就占據了超四成的空域。只是在資源極為緊缺以及美國捷足先登的倒逼之下，全球其他國家也加快了開疆拓土的步伐。

歐洲議會前不久通過了名為安全連接計劃提案，旨在到2027年部署一個歐盟擁有的通信衛星群，同時日本也提出建設一個用于自衛目的的“衛星集群”系統，另外，俄羅斯一項名為“球體”的多功能衛星系統項目也包含一個由288顆衛星構成的低軌通信星座，韓國政府發布了未來10年建設100顆微小衛星組成的衛星星座計劃。企業方面，英國的衛星服務提供商OneWeb?已經將300多顆衛星發送到了低軌Ku頻段，加拿大通信運營商Telesat也在研究構建由298顆衛星組成的低軌衛星網絡并獲得了加拿大政府高達12億美元的注資，同時韓國三星公司也拋出了由4600顆微小衛星組成的互聯網星座藍圖。

作為未來搶占衛星互聯網陣地的戰略之舉，中國已向ITU提交了布局衛星總量1.3萬顆的低軌道星座與頻譜申請，與此相聯動，國內組建出的中國航天科工集團、中國航天科技集團和中國衛星網絡集團三大特種勁旅分別推出了“虹云工程”“鴻雁星座”與“星網工程”三大戰略運營計劃；另外，中國還有“銀河Galaxy”計劃，該計劃由民營企業推動，總共發射2800顆互聯網衛星。值得注意的是，今年9月中國將發射第一個近低軌衛星，隨后可能一發不可收拾，至2027年低軌衛星成功發射數量將達3900多顆，2030年突破6000顆。

來自ITU的最新統計數據，目前各國提交的低軌道衛星發射申請超過6?萬份，只是按照ITU所要求的先申報先使用總原則，一國申報后?7?年內必須發射衛星啟用所申報的資源，否則自動失效，9?年內必須投放申報衛星總數的?10%，12年內必須投放申報衛星總數的?50%，14?年內完成全部投放，綜合權衡之下，未來衛星互聯網最為激烈的競爭很可能在美國、中國、歐盟與俄羅斯之間展開。數據顯示，目前只有上述四大經濟體擁有衛星制造、衛星發射、地面設備以及運營服務的產業集成能力，同時歐美、中國與俄羅斯還可以獨立發射航天空間站，簡言之，只有上述四大經濟體才具備的一箭多星的發射與運載能力，同時具備在全產業鏈降低衛星互聯網總成本的能力，相比之下，全球更多的國家未來只能租用歐美、中國與俄羅斯手上的低軌衛星頻道與資源。

（作者系中國市場學會理事、經濟學教授）