【簡介：】文/陳根
天地一體化的趨勢下，關(guān)于太空的 探索 活動也愈發(fā)頻繁，尤其是在近地軌道的衛(wèi)星發(fā)射，可以說是非常熱鬧。
相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年全球共進行航天發(fā)射活動144次，向太空
文/陳根
天地一體化的趨勢下，關(guān)于太空的 探索 活動也愈發(fā)頻繁，尤其是在近地軌道的衛(wèi)星發(fā)射，可以說是非常熱鬧。
相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年全球共進行航天發(fā)射活動144次，向太空送入1816個航天器，其中，近地軌道1777個，受歡迎程度有目共睹。就在這個月，SpaceX還向近地軌道發(fā)射了兩批“星鏈”衛(wèi)星，中國長征二號丙運載火箭也成功將六顆低軌寬帶通信衛(wèi)星和一顆遙感衛(wèi)星送入預(yù)定的近地軌道。
當(dāng)前，在距離地球1000公里以內(nèi)的近地軌道，這個人類目光所及之外的空間，新的競爭逐漸興起，中國互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星也加入了競爭，較量日趨激烈。
一體化網(wǎng)絡(luò)需要衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)
太空是浩瀚的，如果我們想要從地面發(fā)射衛(wèi)星至太空，根據(jù)衛(wèi)星不同的軌道高度，衛(wèi)星可以被分為三類：
因此，對于廣大低業(yè)務(wù)密度地區(qū)來說，使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)比建設(shè)地面通信網(wǎng)更經(jīng)濟 。要知道，盡管我國固定互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶總數(shù)超過5億戶，行政村光纖和4G網(wǎng)絡(luò)通達比例均超過98%。但歐美發(fā)達國家人口密度相對較低，且居住分散，并不適合進行固定寬帶尤其是光纖的鋪設(shè)，高昂的成本對于電信運營商來講是一筆不小的開支，而且成本收回時間較長。
同時，對于某些類型的業(yè)務(wù)和應(yīng)用場合，衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。 雖然普通用戶主要在城市或人口密集區(qū)域活動，但航海、航空、島嶼等區(qū)域也有較強的網(wǎng)絡(luò)接入需求。據(jù)統(tǒng)計，全球有約20萬架次飛機、十幾萬艘私人游艇，同時還有大量漁船和貨輪在海上有通信需求。沙漠、森林等區(qū)域也需要有大量的網(wǎng)絡(luò)覆蓋， 但傳統(tǒng)地面通信服務(wù)很難覆蓋到以上地區(qū)，這個時候，就需要通過衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)來進行補充 。
可以看見，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為一種重要的通信手段，與5G等移動通信技術(shù)并非對立而是不斷融合，構(gòu)建起空天地海一體化通信網(wǎng)絡(luò)。 早在2020年6月發(fā)布的5G標(biāo)準(zhǔn)R16中，就有衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)文檔納入其中。同時，6G研發(fā)工作已經(jīng)將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入其中并作為構(gòu)建空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，未來將在5G和6G等地面移動通信網(wǎng)絡(luò)中與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進行平滑切換。
另一方面，相比于其他衛(wèi)星（地球靜止軌道高通量衛(wèi)星、地球中軌道衛(wèi)星），低軌道衛(wèi)星發(fā)射成本低、觀測效果好，以及在軌重訪周期短的優(yōu)勢。
在相同運載能力的情況下，低軌道衛(wèi)星采用更低的軌道，可提高發(fā)射載荷的能力，效費比將比傳統(tǒng)的衛(wèi)星明顯提高；
同時，由于運行軌道高度低，低軌道衛(wèi)星采用快速響應(yīng)方式能夠快速抵達預(yù)定軌道并展開工作，實現(xiàn)高分辨率對地偵察，能夠準(zhǔn)確掌握地表和低空氣象情況，甚至效果大大優(yōu)于傳統(tǒng)衛(wèi)星；
在軌重訪周期短，低軌道衛(wèi)星在很小的時間間隔內(nèi)可對同一目標(biāo)進行再次偵察觀測，觀測重訪次數(shù)高于傳統(tǒng)偵察衛(wèi)星，能夠獲取更清晰的信息。
衛(wèi)星發(fā)射進行時
當(dāng)前，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已成為實現(xiàn)智慧航空、智慧海洋、智慧農(nóng)業(yè)的重要抓手，以及各國開展重大科學(xué)基礎(chǔ)研究的重要平臺設(shè)施 。然而，軌道資源是寶貴的非再生資源，這是全球范圍內(nèi)的共識。這也使得太空低軌道的爭奪日趨激烈，各個國家各個商業(yè)公司，都在搶占太空低軌資源 。
馬斯克的星鏈計劃稱得上是目前世界上最宏偉的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃。星鏈計劃是由美國SpaceX公司提出的低軌道衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) 星座 系統(tǒng)。該系統(tǒng)由不同高度的衛(wèi)星 星座 和若干地面站組成，系統(tǒng)建成后，將由4.2萬顆低軌衛(wèi)星組成的 星座 為全球衛(wèi)星覆蓋區(qū)域提供高速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。 截止2021年年底，SpaceX 已經(jīng)發(fā)射了1944顆星鏈衛(wèi)星。
SpaceX星鏈計劃之外，還有多方參與2021年衛(wèi)星組網(wǎng)浪潮中 。2021年，英國通信公司OneWeb公司通過8次發(fā)射將284顆OneWeb衛(wèi)星送入太空，其在軌總數(shù)已達到394顆；亞馬遜的Kuiper計劃發(fā)射3236顆近地軌道衛(wèi)星，投資超100億美元，但目前一顆衛(wèi)星還未發(fā)射；美國黑色天空公司BlackSky衛(wèi)星發(fā)射5次，共有7顆發(fā)射入軌、2顆入軌失?。幻绹鮿?chuàng)公司行星實驗室（Planet Labs）建設(shè)和運營的集群式對地觀測 星座 僅利用1次拼單任務(wù)發(fā)射Flock-4s衛(wèi)星。
回看國內(nèi)市場，低軌衛(wèi)星的發(fā)射需求有目共睹 。2021年4月，山東產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院所有的兩顆遙感衛(wèi)星“齊魯一號”、“齊魯四號”搭乘“長征六號”遙五運載火箭升空，成功完成商業(yè)低軌衛(wèi)星年內(nèi)的首次入軌。
一同入軌的還有北京耕宇牧星空間 科技 有限公司為廣東省季華實驗室研制的光學(xué)遙感衛(wèi)星“佛山一號衛(wèi)星”，微納星空研制的光學(xué)遙感衛(wèi)星“泰景二號01星”，零重空間研制的兩顆遙感衛(wèi)星“金紫荊一號衛(wèi)星”和“金紫荊一號02衛(wèi)星”，以及“天啟 星座 ”09星、起源太空NEO-1等9星。
事實上，更早之前的2月初，商業(yè)化天地往返飛行器驗證衛(wèi)星“方舟二號”已完成首飛，但因發(fā)射失利，衛(wèi)星未能進入預(yù)定軌道。
此后，二十一世紀(jì)空間投資、東方紅衛(wèi)星研制的商業(yè)遙感衛(wèi)星項目“北京三號”，廈門大學(xué)用于近岸淺海生態(tài)環(huán)境觀測研究的“海絲二號”、起源太空用于小行星資源探測研究的“仰望一號”等4星，以及4顆“吉林一號”衛(wèi)星于2021年6、7月份先后入軌。
10月，東方紅衛(wèi)星研制的軌道大氣密度探測衛(wèi)星和商業(yè)氣象探測衛(wèi)星、南京理工大學(xué)研制的田園一號衛(wèi)星、港航科深圳空間技術(shù)有限公司和九天微星聯(lián)合研制的金紫荊衛(wèi)星二號、耕宇牧星研制的低軌導(dǎo)航增強試驗衛(wèi)星、和德宇航研制的兩顆和德二號衛(wèi)星以及上海利正衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)有限公司研制的VDES交通試驗星成功入軌，成為年內(nèi)的第37發(fā)。
12月，由長光衛(wèi)星和天津云遙宇航聯(lián)合研制的天津大學(xué)一號氣象觀測衛(wèi)星，以及麗澤一號、寶醞號、金紫荊五號、金紫荊一號搭乘民營火箭星河動力也成功入軌。 直至2021年年底最后一次發(fā)射，我國在2021年發(fā)射衛(wèi)星的數(shù)量為97顆 。 當(dāng)然，這與美國與俄羅斯還有一定的差距。
從“國家隊”到航天民企
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2022年，全球航天發(fā)射報告數(shù)量大概在260多次，遠超2021年的次數(shù)。其中美國的計劃發(fā)射數(shù)量漲達145次。僅美國太空 探索 技術(shù)公司SpaceX一家的計劃發(fā)射數(shù)量，2022年便將達50多次，包括45次“獵鷹”9的發(fā)射和5次“重型獵鷹”的發(fā)射。
此外，除了目前在軌的358顆衛(wèi)星，OneWeb預(yù)計2022年底前完成第一階段所有648顆近地軌道衛(wèi)星的發(fā)射部署；亞馬遜表示計劃2022年第4季發(fā)射2顆“原型”（prototype）衛(wèi)星到近地軌道；加拿大老牌衛(wèi)星通信公司Telesat的首次發(fā)射計劃將于2023年初進行；波音衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項目也于同年11月初剛剛獲得FCC批準(zhǔn)部署147顆衛(wèi)星。
相比之下，由于我國“星網(wǎng)” 星座 并沒有大規(guī)模鋪開，我國在2022年或?qū)⒗^續(xù)保持和2021年差不多的火箭發(fā)射總數(shù)，即仍在50次左右 。然而，要知道，隨著低軌衛(wèi)星的發(fā)射，各國以及各商業(yè)公司都在搶占低軌資源，這意味著留給后發(fā)國家的空間越來越狹小，軌道資源將成為一個重要門檻。
而對于尚處于起步階段的中國商業(yè)航天發(fā)展來說，批量研制是很重要的進展，因為衛(wèi)星要組網(wǎng)和規(guī)?；庞幸饬x。 但目前，除了控制技術(shù)外，中國可回收運載火箭發(fā)展依然受制于液體火箭發(fā)動機。從眼下來看，液體火箭的回收嚴(yán)重依賴于發(fā)動機技術(shù)，實現(xiàn)垂直回收需要火箭發(fā)動機具備三次以上的啟動能力和大范圍連續(xù)變推力的技術(shù)。
“國家隊” 也好，航天民企也好，明確航空航天技術(shù)的發(fā)展是一條長遠道路，只有突破瓶頸，才能獲得長足發(fā)展。中國應(yīng)盡快研發(fā)液體火箭發(fā)動機，以滿足一次多量的衛(wèi)星發(fā)射需求，以掌握廢棄衛(wèi)星的回收技術(shù)。爭取多發(fā)近地衛(wèi)星，以掌握更多太空探測主動權(quán)。
此外，目前，在我國，擔(dān)當(dāng)發(fā)射主力的仍是國家隊：航天 科技 集團完成48次宇航發(fā)射；民營梯隊星河動力成功發(fā)射一箭五星，星際榮耀年內(nèi)完成2次發(fā)射。 因此，面對更加商業(yè)化的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場，中國應(yīng)該扮演什么樣的角色，以什么樣的態(tài)度去應(yīng)對和面對競爭，依然是一個尚未解決的問題。
通常，最初國家層面出錢出力組隊研發(fā)衛(wèi)星和火箭，是因為個人或民企，不具備發(fā)展航空航天的實力，比如，一次登月所耗資金，相當(dāng)于兩艘航母的花費。但是，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，加大加深對太空的 探索 勢在必行，民營企業(yè)的加入也是大勢所趨。 因此，除了發(fā)展“國家隊”航天技術(shù)，我們的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還應(yīng)立足本土，發(fā)展民航企業(yè)，與“國家隊”差異化發(fā)展，發(fā)揮優(yōu)勢 。
可以預(yù)見，在未來，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將發(fā)展出廣泛的應(yīng)用前景，如低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、航天互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等，成為高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。但巨大的市場和發(fā)展?jié)摿σ惨馕吨ち业母偁?。一方面，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的部署得到中、美、俄、日、歐等國家和地區(qū)的重視，另一方面，低軌道衛(wèi)星空間軌位及資源日益緊張，衛(wèi)星發(fā)射“通行證”的爭奪戰(zhàn)日趨激烈，互聯(lián)網(wǎng)市場的競爭已經(jīng)從地面走向太空。
