苦咖啡,你好,我是卓克。

今年,硅谷钢铁侠、特斯拉电动汽车的老板埃隆·马斯克领导的一个项目星链计划(Starlink)进展不断,成为不断升温的热点。

所谓的星链计划,就是打算在地球周围布置12000颗卫星,从而打造一个覆盖全球的网络系统,为世界上每个人提供高速互联网服务。

从2019年5月24日至今,他们的火箭已经成功发射了13次,每次把57-60颗卫星送上轨道。到现在,一共累计发射了700多颗卫星。每次批量发射成功,都会引来欢呼和呐喊。

要知道,在星链计划之前,全球在轨卫星总数一共才2100多颗。他一家公司在一年间,就让全球卫星总数增加了30%多。而且刚才说了,星链的全部计划是发射12000颗。所以,对于卫星通信行业来说,它绝对是个重要角色。

于是,很多人发挥想象,把星链形容得非常伟大和具有颠覆性,甚至说它会取代5G。但真的是这样吗?星链计划真有这么大价值吗?

接下来,我就给你详细说说。今天,先解读它的不足,明天和后天再看看这些不足该如何补救,然后分析它到底会不会成功。

不足一:传输速度远不如5G网络

很多人经常把星链拿来和5G对比,甚至觉得它是美国版的6G。其实,这么对标是完全错误的,离谱程度就像蚂蚁和大象比体重那样。

人们之所以这样比较,是因为星链计划最重要的目标是凭借卫星技术,在不受地面设施限制的情况下,为世界上每一个人提供高速互联网服务。既然喊出来为每个人提供互联网服务,就难免被拿来和新一代通信协议5G做对比。但实际情况是,如果星链承担和5G相同的使用需求,传输速度只有5G的几千分之一。

为什么这么说呢?

5G在通信上,最重要的一个指标是流量密度,要求每平方公里提供100Tbps的带宽。这个指标保证5G用起来传输速度快,响应也快。但它是由背后大量的基站做保证的,没有大量的基站,就不会有那么快的速度。

你可以把地面上每个5G基站都看成星链的一个卫星。中国目前为5G建设的基站,每一个可以提供15Gbps的带宽,而星链计划中每一个卫星是20Gbps。单个拿出来对比,在数量级上差不多。

但中国为了普及5G,计划架设多少基站呢?这个数字还没有完全定下来,现在预估是446万-744万个之间,未来可能会根据需求增加到上千万。我们就取一个中间值600万个吧。也就是说,为了保证大部分用户接上5G网络后,传输速度达标,需要600万个基站。这是一个硬指标。就算把每个基站的带宽升级到和星链卫星一样的20Gbps,也依然需要450万个。

刚才说了,每个基站都可以看成是一个卫星,星链计划一共多少颗卫星呢?12000颗。也就是说,星链的硬件资源只是5G的1/375。

一般情况下,相差100倍就可以完全忽略不计了。比如,年薪20万和年薪2000万,一辆带脚蹬子的电动自行车和一辆家用轿车,都是典型的100倍的差距。

而且,刚刚算出来的375倍,还是一个保守的数字。别忘了,星链计划的目标是为全球提供网络服务,而我们是拿中国的基站数量计算的。如果把范围扩大到全球,星链和5G的差距会更大,在传输速度这一项重要指标上,最多只有5G的二千分之一。

这还没完。信号功率会随着传输的距离按平方的速度衰减,如果再考虑空气和其他干扰因素,甚至可能接近按立方的速度衰减。结果就是,如果全球用户真用起来,星链的网速不会比2G时代更快。

不足二:可持续性很差

星链总共要发射大约12000颗卫星。按计划,完成50%的时间点是2024年11月,全部完成的时间是2027年11月。

但是,每颗卫星的设计寿命只有5年。也就是说,2019年5月上天的那60颗,在发射计划进行到一半时寿命就到期了。虽然超期服役的情况时有发生,但因为卫星数目庞大,到时候肯定还是会有相当大比例的需要补发。

所以,从2024年中期开始,星链的发射压力就增加了。每年不但要把新卫星发射上去,还要补充失效的卫星。等到2027年11月,12000颗卫星都到位后,每年光是需要补充的卫星就多达2000多颗,合算下来,每个月需要发射200多颗。只有一直维持这个水准,它才能正常提供互联网服务。

但是,2020年,在全力以赴完成发射任务的情况下,星链平均每个月也只能发射65颗卫星,距离200多颗的目标还差很多。

要解决这个问题,可以从两个方向努力,要不就大幅提升卫星的设计寿命,要不就大幅降低发射成本。

但这两条路都很难在短时间内走通。卫星的使用寿命,可不是说提高就能在2-3年内迅速提高的;而他们发射卫星的成本本来就已经很低,很有优势了,怎么继续降低呢?所以,可持续性的问题对星链计划的威胁是最大的。

不足三:移动设备没法和卫星直连

很多人以为,星链计划成功以后,不管在世界的任何角落,哪怕是沙漠里的无人区,都能拿着手机直接上网。

其实不是。你还需要花200美元买一个卫星天线。这个天线像一个小锅一样,直径大约50cm,需要接上电源,安装在室外,对准天上飞过的卫星。只有这样,才有不错的网速。然后,每个月还要再收80美元的网费。

之所以一定要配这样一个天线,是因为我们的手机里压根就没有哪个零件能接收星链频段的信号,也不能发送这个频段的信号。于是,必须通过这样一个天线做媒介,实现信号的转换。

▲ 与星链卫星搭配的天线

有人觉得,我不需要移动上网,固定在家里能上网就可以了。

其实可能也不行。因为这个天线从星链卫星上接收的信号频率是20Ghz,而未来十年将要成熟的5G信号的频率也跨越这个频段,这就可能互相干扰。从目前的发展态势看,如果干扰无法避免,各国大概率会首先选择5G。那时候,可能个人就不能随意安装星链的接收天线,也就没法用星链了。

马斯克曾经在推特上抱怨,5G在贪婪地获取频谱资源。这其实也说明,星链计划和5G确实在信号的频率上存在竞争。

不足四:制造大量太空垃圾

刚才我们说过,在星链计划出现之前,全球一共有2100颗卫星正在工作。而在卫星技术出现后,人类一共向太空发射过6000多颗卫星。虽然其中一些已经坠落到地球,但还有大约4000颗飘浮在地球轨道上,一些还在工作,一些已经像僵尸一样了。

按说地球这么大,在高于地表300-1300公里这个空间里,能容纳的物体太多了,几千个卫星应该一点也不拥挤,但实际情况比我们想象的严重得多。

1984年,挑战者号航天飞机曾经在地外480公里高的轨道上安放了一个靶子。靶子的大小和公共汽车差不多,表面是铝合金的薄片。它的任务就是检测一下,在这个高度上,太空垃圾对卫星的影响有多严重。结果在6年时间里,它一共遭到大约百万次太空垃圾的撞击,其中有3.2万次大撞击,把它撞出了肉眼可见的明显凹陷。这样算起来,1984-1990年间太空的状况就是,一辆公共汽车大小的目标平均两个小时被撞一次。

为什么会受到这么频繁的撞击呢?

如果你认为最主要的威胁是那些僵尸卫星,那你就错了。其实最主要的太空垃圾威胁,是那些大撞击后解体的小碎片。

比如2009年,铱星33号卫星和俄罗斯的一颗僵尸卫星撞了个满怀,铱星当场报废,成了上万块碎片。这些碎片在轨道上飘荡,又可能撞击其他卫星产生更多碎片。所以只要第一批碎片产生,碎片的总数就会呈几何级增长下去。

我们刚刚提到的那个实验,是1990年完成的。那时候,轨道垃圾远没有现在多。而星链计划中,每年都有2000多颗报废卫星。虽然按规定,它们会在9年内坠落到南太平洋一个指定的卫星坟场,但谁能保证这么多卫星没有失控的呢?欧洲航天局在2017年就给出过一个统计,一共19颗寿终正寝的卫星,只有16颗按指定计划进入了坟场轨道。也就是说,剩下的3颗继续在太空飘荡,变成了太空垃圾。

所以,星链计划很可能会制造大量的太空垃圾。而它的卫星数量那么多,所以它本身也会是太空垃圾最大的受害者。

以上,就是星链计划存在的缺陷:

第一,传输速度远不如5G;第二,可持续性差;第三,移动设备没法和卫星直连;第四,制造大量的太空垃圾,并且被这些太空垃圾影响。

不过,这些缺陷都是可以修正的,马斯克和投资者们在规划时肯定也考虑过了。明天,我们就来聊聊这些问题该怎么解决、能解决到什么程度。

我是卓克,咱们明天见。

划重点

星链计划并不像媒体宣传的那么有颠覆性,它存在四个明显的缺陷: 第一,传输速度远不如5G; 第二,可持续性差; 第三,移动设备没法和卫星直连; 第四,制造大量的太空垃圾,并且被这些太空垃圾影响。

用户留言

佐坤

16 赞

关于星链计划我担心不是取代5G什么的 我最担心的是会不会威胁到我们国家未来的通信安全问题 你想啊 虽然说1万2千个卫星不多 但是 它相当于太空网络计划的先锋和探路者 一旦美国掌握了领先于其他任何国家的太空通信卫星发射和管理技术 并因此形成垄断 那可是在我们头顶上的超级WIFI网络啊 如果美国利用它进行恶意的 军事目的信号干扰 远距离多角度拍摄 我们该怎么办? 我甚至一度怀疑我们现在使用的GPS功能 美国方面有没有留后门 而我们国家对于类似星链计划这样的 有没有什么应对措施

10小时前

王尚轩

8 赞

卓克老师,我不明白星链计划的意义何在,这更像是一次行为艺术。埃隆马斯克是科学家,为什么5g能达到的目标,马斯克要舍近求远的故作姿态呢?这波迷惑的操作真心不理解,有没有什么是星链能做到,但是5g做不到的呢?

9小时前

逐客

6 赞

太空垃圾越来越多,是否会威胁地面人类的生存?现在有没有什么组织在清理太空垃圾呀?

10小时前

一行白鹭

3 赞

太空垃圾越来做多,我们人类未来载人上天,发射过程中会不会碰到碎片,尽管有检测可以在机会时间窗口可以避免相撞,那未来会不会检测的时候有漏网之鱼,还是给我们装上了呢?如果相撞是不是只要有垃圾不管多大都会出现大事故呢?

10小时前

爱玲孙

16 赞

吴军老师反复说过,未来科技发展的总趋势是,用更少的能量传输、处理和存储更多的信息。5G取代4G,符合这个规律,用卫星取代4G,违背这个规律,所以它不可能代替5G。在目前我们所知道的各种有效的移动通信方案中,老老实实建基站是最靠谱的行为。

9小时前

秦玉

8 赞

作为一个网络工程师,明确地认为星链提供的就不可能现在这个量级的全球互联网业务。 就别说终端和卫星之间无线网络带宽了,现在的互联网骨干网是由数以PB级的全球光缆,以及无数数据中心级别的大功率路由器交换机组成的(可不是家用的路由器,一个数据中心级别的路由器比家用最大的双开门冰箱还要大,功率要上万瓦),就凭功率这一点,不相信一颗卫星能靠太阳能搞定。 不过就像卓老板讲的,马斯克和他的投资人又不傻,所以星链的目标到底是什么,期待卓老板的解读。

9小时前

小鱼

6 赞

为何星链计划有这么多缺点,马斯克仍然愿意实施? 因为星链计划的一个优点就是长距离的通信非常有优势,即在两个大陆或者大洋之间的通信,星链计划的优势远远大于光纤通信。不仅大量节省铺设光纤的费用,而且可以解决大量的数据传输延迟。因为跨海光纤需要通过很多节点,这样数据的传输就需要通过很多节点。此外,未来星链计划还可用于很多地方,比如军事,航天,救援等等,据马斯克估计,星链计划建成之后可以每年带来300亿到500亿美元的利润。

9小时前

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