我国低轨通信卫星发射,性能或超星链!但我们还受2个瓶颈严重制约

2022-03-08 星期二


脚踏实地,仰望星空

前言

是什么瓶颈?应该怎么办?


今天(2022年3月5日)14时01分,我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙火箭成功将我国首次批量研制的6颗低轨宽带通信卫星 - 银河航天02批批产卫星送入预定轨道。


图自银河航天


银河航天介绍,这次发射的是公司自主研发、批量制造的具有国际先进水平的低轨宽带通信卫星,单星设计通信容量超过40Gbps(笔者备注:理论上可支持2万人同时刷720p视频),卫星平均重量约为190公斤。这6颗卫星将在轨与银河航天首发星共同组成我国首个低轨宽带通信试验星座,并构建星地融合5G试验网络“小蜘蛛网”,具备单次30分钟左右不间断、低时延宽带通信服务能力,可用于我国低轨卫星互联网、天地一体网络等技术验证。


作为对比,美国SpaceX的星链卫星单星容量约20Gbps,重量接近300公斤。从卫星性能上看,我国科技人员确实做到了“向上限看齐、与自己较劲”。在当今国际形势日趋复杂,以低轨通信星座为代表的“超国界话语权基础设施”在国家安全攻防以及日常应用场景中扮演越来越重要角色的背景下,今天的成就无疑为维护世界稳定、保障人民福祉提供了多一层保障。


但现在,高兴之余还不能妄言超越星链



低轨通信星座,单星指标固然重要,但更关键的是系统整体性能。从用户角度看,核心需求无非网速、价格和交付周期。目前我国星座还处于初步试验阶段,使用价格还有较多不确定性,而网速和交付周期本质上都取决于星座建设速度,今天可以稍微展开讨论。


笔者的观点是,目前我国发展低轨星座,依旧道阻且长,亟需从国家到企业到社会群策群力打破瓶颈,否则与星链的差距将继续拉大,甚至一步落后步步落后


据《国际太空》2020年11期刊发的《“星链”星座建设成本及运营分析》(以下简称“分析”),星链系统需部署3200颗卫星方可覆盖全球人口高密度地区。考虑到我国今天发射的卫星单颗容量为星链2倍,可以简单认为我国星座需要部署1600颗卫星。


本次发射使用了长征二号丙运载火箭,这个级别的火箭也是未来星座部署的主力。从新闻图片和卫星数据判断,今天的火箭无论整流罩内空间还是运力都有富余,因此不妨假设长二丙火箭可以一次发射12颗卫星 ,即我国星座建设需要133次任务。


今天发射的卫星,图自银河航天


目前我国每年进行大约50次入轨发射,但其中绝大多数是国家任务以及载荷不到1吨的小型火箭任务。基于这些资源,每年安排十几次星座组网任务已属上限,则星座需要将近10年才能建成,期间美国星座可能都已经迭代了几个版本。这就是我国星座瓶颈之一:运力不足,交付周期过长。


星座不仅有卫星,还离不开地面站等支持设施,属于大投入产业。据“分析”一文,3200颗星座含地面制造和运营设施的总建造成本约117亿美元。2020年底,SpaceX的估值约为1000亿美元,但依然不断融资支持星链建设;同期我国银河航天的估值大约为10亿美元,仅相当于SpaceX的1/100,而银河航天已属于我国民营商业航天头部企业,可见两国商业航天企业实力相距甚远。即我国星座瓶颈之二:资源和经济实力不足,难以仅靠个别(SpaceX一样的)民商企业培育大型星座


既然低轨通信星座重要性早已不言而喻,未来就要针对性解决上面问题。


运力方面,如本号前文《另类年终总结展望:中国商业航天,从主角到配角的巨变前夜,与财富密码》所述,未来2年我国火箭运力特别是民营商业火箭运力将呈现井喷式发展。国家应当创造条件迎接这一大潮的到来,尤其在政策上,应当实行放宽审批、在安全措施到位情况下将民营航天成功率与国家航天“KPI”解绑等等措施,以鼓励民企基于市场需要大胆创新、快速迭代,从而舒缓我国航天运力瓶颈。


空中客车今年1月发布的我国酒泉新建液体火箭商业发射工位卫星照片。预计年内这个工位就将投入使用


资金和资源方面,去年新成立的中国卫星网络集团有限公司作为排名第26的央企应起到带头大哥作用,尽快制定和出台我国星座的规划和路线图,并以国家力量进行相当投入和扶持。


当然,一味靠“央妈”输血也不是长久之计,勤俭持家有机发展是我们的优良传统。又如前文《马斯克开了史上最无聊发布会,但现在不是diss他火星移民大饼的时候》所言,航天的本质是再造人类社会以火星定居为例,衣食住行,人类社会三百六十行,每一行都需要与航天结合,才能在全新环境中验证、定型并发挥作用。例如简单一个“吃”,就存在种植与人工合成两条技术路线。哪条更适合地外?目前没有定论,但这个问题必须解决。那么航天就可与专注于“吃”的研究和生产机构结合,在共同完成论证的同时获取收益。


这就是又一篇前文《老马的星链,这一点可能没法与我们的比》所述的观点,我国星座不应该只局限于通信一种功能,而应该定位于空间跨领域基础设施借用软件定义等先进技术,同时承担遥感、科研、生产、教育……其它功能,从最广泛的领域获得支持和资源,并将其利用价值最大化,最终回馈全人类


狭隘一些说,为了争取已经上升到战略高度的空间资源、为了应对其它国家可能制造的挑战,我们必须拥有自己的空间话语权;宽广一些说,为了人类福祉,我们发展航天,只争朝夕。这两者都指向了咱自己的低轨星座。


请让振奋人心的消息来得更猛烈一些。


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