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60颗Starlink卫星再升空,马斯克的“疯狂”计划在飙车

作者:史成超 2020-03-19 09:11

今年是SpaceX全面提速的一年。

卫星.jpg来源:视觉中国

美国东部时间3月18日早8点16分,在发射第五批Starlink(星链)卫星一个月后,Space X再次通过猎鹰9号火箭一箭60星的方式,将第六批Starlink卫星打入太空。不过,遗憾的是,Space X本计划在将星链卫星送入轨道之后,通过无人驾驶船再次回收一级助推器,但是本次回收未能成功。

SpaceX公司首席执行官埃隆·马斯克表示,“猎鹰9号”在太空飞行中失去了9个引擎中的一个,但仍然能够将“星链”卫星送入轨道。

本次发射原定于3月15日进行,但因发动机异常和天气原因,两次中止、延期。截至目前,SpaceX已经累计发射362颗卫星,成为世界上部署卫星最多的商业航天公司。

SpaceX的火箭可回收技术以及星箭一体化设计,大大加快了星座部署进程。它以一箭60星的方式,在短短一年内,颠覆了行业对卫星发射和部署的认知。但来自5G大规模基建的竞争、过于宏大的太空部署和缺乏细节的技术披露,也引发行业人士质疑。

目前来看,每年预计贡献300亿美元的Starlink仍是SpaceX最有商业化前景的项目。按照公司计划,Starlink将于今年夏天投入商业化运行,加上5月份的龙飞船载人航天任务和执行火星任务的Starship(星舰飞船)的工业化,全面提速的SpaceX今年将吸引比以往更多的目光。

加速的星链计划

对于3月15日发射计划临时中止,官方说法是发动机传感器检测到异常数据,因而发射流程按照程序自动终止。 

深蓝航天创始人&CEO霍亮对时代财经表示,火箭发射的整个流程非常复杂,发射之前需要根据各种判断和策略,提前确定发射终止的规则。“这是航天领域的通行方法,出现提前预设的某种意外情况就可以终止发射,因此发射前系统终止的具体原因会有很多种。”

截至目前,SpaceX已经累计发射362颗卫星,其中入轨的组网卫星为300颗,而前期发射的62颗测试卫星不具备星间通讯能力,不会参与组网。此次发射过后,SpaceX已经成为世界上部署卫星最多的商业航天公司。但现有卫星数量相比整个Starlink的万颗部署计划,仅完成了冰山一角。

2015年1月,SpaceX正式提出Starlink计划,为用户提供容量达1Gbps、延迟低于25ms的宽带服务。2016年11月,SpaceX向美国联邦通讯委员会提出申请,计划部署使用Ku/Ka频段的非地球静止卫星轨道(NGSO)大型星座。在这份文件中,SpaceX提出将发射4425颗卫星,该申请于2018年3月被批准。

目前围绕地球运行的现役卫星共1400 余颗,加上在太空漂浮的2600 多颗退役卫星,人类已发射的卫星总数约 4000 多颗。也就是说,SpaceX首批被批准发射的通信卫星数量已经超过人类当前已发射卫星数的总和。

2018年11月,SpaceX再次向美国联邦通讯委员会提出申请,计划在V频段新增7518颗Starlink卫星,联邦通讯委员会批准了这一请求。2019年10月,Space Xs首席执行官马斯克宣布计划再添加30000颗Starlink卫星,使星座达到42000颗以上的水平,但联邦通讯委员会未置可否。

有限的轨道和频段资源,加上远超出现有人类发射能力的宏大部署,使得Starlink自诞生起就备受质疑。

据科技媒体《小火箭》统计,人类自1957年开始拥有向太空发射人造地球卫星的能力以来,年均发射次数为85次。按照2018年SpaceX最初发射的两个技术验证卫星节奏看,哪怕全世界发射次数都由SpaceX公司占据,11942颗卫星也需要70年才能完成,且卫星损坏和再入大气需要的补网发射尚未计算其中。

但SpaceX的火箭可回收技术以及星箭一体化设计,也大大加快了星座卫星部署进程,以一箭60星的方式,在短短一年时间内就完成了300多颗卫星部署,颠覆了行业对卫星发射和部署的认知。

spacexstarlink表.png

注:运载火箭编号F9为猎鹰9号;FT、B5为火箭推力亚型;BXXXX代表火箭第一级版本;.X代表一级火箭的使用次数。来源:时代财经整理

从工程技术难度看,此次发射也是对SpaceX火箭运载能力的验证。60颗227公斤重的卫星发射质量载荷是13.62吨。中国航天自1970年具备独立自主太空发射能力以来,发射的最大最重的航天器天舟一号,满载货物质量正是13.5吨。这意味着SpaceX和中国航天在实际发射过程中的最大载荷质量旗鼓相当。 

深圳航天东方红海特卫星有限公司秘书长杨豪对时代财经表示,空间轨位和频率资源的战略意义随着低轨星座逐步落地,重要性凸显。无论是资金、名气、资源上,SpaceX已经形成了明显的先发优势,但巨型星座建设需要海量资金助推也是毋庸置疑的,所以马斯克需要不断地证明自己计划的优势和可行性,这也是StarLink跑得比其他星座快的内动力。

SpaceX首席运营官兼总裁格温·肖特维尔曾在一次私人会议上透露,Starlink项目可能会被剥离为一家独立的公司并上市。3月10日,SpaceX 刚刚完成5亿美元融资,最新估值为360亿美元,成为市值最高的美国非上市工业公司。

Starlink并非没有敌手

据 Akamai发布的《互联网状态》报告,2019年全球互联网平均速度为9.1Mbps,是SpaceX目标的1/112。但与5G理想状态中,同时支持数万用户的10Gbps传输速率比较,SpaceX的数据并不突出。目前来看,Starlink的优势仍在于以较低成本,为无法铺设光纤的农村或偏远地区提供互联网,并为客户提供另外一个互联网服务选项。

马斯克称,Starlink计划若按预期建设完成,可以获得全球3~5%的卫星互联网市场。按照全球卫星互联网万亿美元左右市场测算,Starlink可以为SpaceX增加每年约300~500亿美元的收入。相比目前公司30亿美元的收入,可以在营收上实现指数跃迁。

“从经济上来说,我们测算的Starlink计划成本,比传统的卫星应用成本至少低一个数量级。如果事实最终证明它确实能够提供有经济竞争力的服务,即具有合适的性价比,全球3%~5%的市场份额不会是空中楼阁。”霍亮表示。

事实上,并非只有SpaceX看到了低轨通信星座领域的巨大机会。在太空互联网建设上,OneWeb近地轨道卫星数仅40颗,亚马逊的柯伊伯星座尚未发射,这并不意味着SpaceX一定会“以多取胜”。

2012年,卫星互联网公司O3b创始人Greg Wyler成立了OneWeb公司,致力于实现全球天基实时互联的宽带互联网络系统。而O3b已经拥有12颗位于赤道上方的 MEO(距离地面8000km)卫星,并成功在系统建成第一年就超额完成了1亿美金的营收目标。

较好的卫星产业基础使得OneWeb成立之初就被众多太空互联网投资者看好,目前已吸引了包括软银、高通、空客防务、维珍、可口可乐等在内的知名投资方。

OneWeb公司计划建造的OneWeb星座设计由900颗微小卫星组成,可提供高仰角、优于50ms延时、宽带速率达50Mps的互联网接入服务。相比Starlink,OneWeb卫星部署轨道更高,卫星数量更少,卫星寿命更长,但这也意味着更长的传输延时和更慢的宽带速率。

航天驭星创始人&CEO赵磊对时代财经表示,OneWeb和SpaceX的Starlink星座,二者各有优劣势,就像中国有移动和联通一样,全球不会只有一个低轨卫星通信项目,最终还是看谁先占领市场,谁的服务好。

霍亮则认为,卫星星座的设计,尽管途径不同,但最终的目的都是为了提供更有性价比的服务。从两家的竞争态势上来看,卫星领域可能基本旗鼓相当,竞争进入了胶着的态势。而SpaceX的优势更多体现在卫星投送能力,包括成本与投送速度。

“由于太空投送和卫星制造成本相当,降低太空投送成本能够显著降低卫星服务成本。另外SpaceX具有回收火箭能力,可以不受火箭生产能力制约,将1发火箭的投送能力提升数倍,更快地投送卫星、提供服务,形成以快打慢的局面。”

蓝箭航天投资方碧桂园创投董事总经理杜浩持类似观点。其对时代财经指出,SpaceX先有了火箭发射,运力上可以充分支撑星链计划,才有了现在的低轨星座互联网(的雏形)。对Oneweb来说,发射卫星需要自己另外购买火箭运送,成本高且受运力限制,因此整体而言,Oneweb现在的发展低于预期。

航天科技集团工程师廖祥认为,相比规模宏大的Starlink计划,OneWeb具有更高的可靠性。他在一篇报告中指出,Starlink在融资、频率资源、卫星制造、服务营销、风险抗压等方面都不如OneWeb。

他对时代财经指出,Starlink本身的前景并不明朗。“第一,Starlink星座计划过于庞大,技术指标有些不切实际,对太空资源也存在负面挤兑;第二,国外的太空互联网进不了国内市场,而5G技术的普及会对太空互联网形成反制;第三,Starlink的商业模式仍然过于模糊,对于大家最关心的资费问题,一直未给出明确答复,他们宣传的偏远地区网络接入在我看来并不能代表核心的用户群(人口密度小,而且贫困)。“

SpaceX全面提速

与5G技术并驾齐驱的卫星互联网计划,仍然面临着同“铱星一代”类似的问题。 

作为世界上第一个投入实用的大型低轨道移动通信卫星系统,摩托罗拉公司设计的铱星系统开创了全球个人通信的新时代,却被海底电缆和光线技术推动的地面移动通信夺走了目标市场,最终酿成上世纪末最大的破产案。

杨豪认为,太空互联网服务可以覆盖全球,但最终业务还是要落地。最后能够运营的星座数量肯定是受限的,毕竟天基始终是要跟地基建设互存互补,市场容量也有限。

除了抢跑全球卫星互联网市场,星链计划被寄予厚望的另一个原因是,未来十年的持续盈利将为SpaceX奔赴火星的计划提供资金支持,这也是SpaceX减轻对资本市场依赖的重要尝试。

火箭入轨、太空对接和载人航天是人类航天史上的三座圣杯,目前SpaceX已经摘取了前两座。2008年,猎鹰火箭1号完成SpaceX成立以来的首次发射入轨;2012年龙飞船成功向国际空间站送货;2020年3月7日,SpaceX龙飞船最后一次发射任务顺利完成,共计向国际空间站执行了20次货物补给任务。

今年5月,SpaceX龙飞船将执行首次载人航天任务,运送2名NASA宇航员进入空间站,倘若成功,这家私营企业就能够集齐“三座圣杯”,位及人类航天事业的最高水平之列。

但自SpaceX成立起,就被马斯克频频提及的火星殖民计划仍处于起步阶段。马斯克认为,最艰难的第一步是建造可重复使用的轨道飞船,这样才能将人员和大量物资运送到火星,这也是目前Starship的研发焦点。

资料显示,Starship是由甲烷/氧气驱动的不锈钢两级入轨火箭,有效荷载能力相当于将阿波罗宇航员送上月球的土星5号运载火箭,但由于可重复使用,Starship有望大幅降低进入太空的成本。

在经历了2019年11月、2020年2月的两次爆炸后,Starship原型机SN2终于在3月8日顺利通过了压力及推力耐受测试。此后,马斯克表示,增加飞船/猛禽(发动机)生产线的速度成为2020年重要目标。3月初,Space X已在美国得克萨斯州的工厂举办了招聘会,希望招募更多人才加入这项工程当中。

按照马斯克的设想,星际飞船会被发射到轨道上,然后由六艘负责加油的星际飞船添加燃料,之后整个飞船将飞往火星,提供高达200吨的居住舱加有效载荷质量。他设定的时间表是,2022年首次发射货运飞船(提前运送物资、基础设施),2024年发射首班载人飞船,2050年代初步建成永久性定居点,最终建成火星城。

对于国内低轨互联网星座的发展,杨豪表示,“相比SpaceX、OneWeb的先发优势,国内的低轨互联网要去抢占国际市场难度还是比较大的,但国家队的技术、资源优势明显,不排除未来会有足够社会资本支持的商业公司靠模式突破获取竞争优势。”

杜浩则表示,国内也有类似星链的发展计划,其中最核心的卡位和资源还是火箭。现有国内的火箭运力不够,传统火箭的运送成本高,中大型火箭严重短缺。“我们想发展有竞争力的‘星座’,成千上万颗卫星上天,必须要有中大型火箭的运力支撑。因此这也是我国商业航天火箭的重要机会。”

文章来源:时代财经 编辑:张常旺