鳳凰網(wǎng)科技《科創(chuàng)第一動力》出品
作者｜蔣澆
編輯｜于浩
今年9月，華為首款衛(wèi)星通信手機(jī)Mate60熱銷，讓人們真切地感受到了衛(wèi)星通訊服務(wù)。一夜之間，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為了輿論熱議話題，相關(guān)概念股也受益大漲。
手機(jī)廠商們角逐“衛(wèi)星通信”，有著搶占6G先機(jī)的野心。而從全球來看，美國在衛(wèi)星通信技術(shù)比較靠前，馬斯克旗下SpaceX公司Starlink（星鏈）衛(wèi)星系統(tǒng)已發(fā)射總數(shù)已超過5300顆，并推出了直連手機(jī)服務(wù)。
在星鏈帶動下，低軌衛(wèi)星通信快速發(fā)展，寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)已成現(xiàn)實(shí)。那么，對比星鏈，中國的衛(wèi)星通信能力如何，商用化進(jìn)程走到了哪個(gè)階段？未來衛(wèi)星通訊是否會成為手機(jī)標(biāo)配？
近日，“2023中國衛(wèi)星應(yīng)用大會”在北京成功舉辦，我們在會后采訪了NI亞太區(qū)商業(yè)航天負(fù)責(zé)人劉金龍、銀河航天（北京）科技有限公司的首席科學(xué)家張世杰，兩位專家分享了他們對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的見解。
張世杰認(rèn)為，未來6G時(shí)代，衛(wèi)星通信是實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。在技術(shù)方面，國內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與國際先進(jìn)水平?jīng)]有代差，最大區(qū)別在于產(chǎn)業(yè)化思維。他表示，SpaceX以商業(yè)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)了火箭和衛(wèi)星的工業(yè)化，成功推動了產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)步。
01.衛(wèi)星制造迎來“福特時(shí)刻”，把互聯(lián)網(wǎng)搬上太空成為現(xiàn)實(shí)
所謂“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”，即需要發(fā)射大數(shù)量的衛(wèi)星形成通信網(wǎng)絡(luò)，信號能覆蓋整個(gè)地球，這種能向地面和空中終端提供互聯(lián)網(wǎng)接入等通訊服務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)，具備低延時(shí)、廣覆蓋、寬帶化的特點(diǎn)，被稱為第三代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。
相比于傳統(tǒng)的移動通信，衛(wèi)星通信最大的區(qū)別在于能夠打破地理環(huán)境的限制，可以用于航空、航海、軍事、應(yīng)急通信等多個(gè)特殊場景。換句話說，沙漠、戈壁無人區(qū)等極端環(huán)境沒有地面網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋，就無法與外界進(jìn)行通信，而衛(wèi)星通信即可解決這一問題。
不僅如此，華為、蘋果等主流廠商在產(chǎn)品中增加衛(wèi)星通話這一功能，也使得衛(wèi)星服務(wù)離人們生活更進(jìn)一步。
通信衛(wèi)星根據(jù)軌道高度不同，主要分為低軌、中軌、高軌三類。高軌通信衛(wèi)星單星覆蓋面積達(dá)，主要用于導(dǎo)航、氣象觀測、通訊，其軌道高度約為36000公里，典型代表有中國電信的“天通一號”；軌道高度小于2000km的低軌通信衛(wèi)星，具有輸時(shí)延低、鏈路損耗小、發(fā)射靈活等優(yōu)勢，最出名的莫過于馬斯克旗下SpaceX的星鏈系統(tǒng)。
在星鏈的帶動下，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)正進(jìn)入低成本時(shí)代，這也打開了商業(yè)航天的想象空間。根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù)，到2025年，低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到1800億元，全球衛(wèi)星通信收入規(guī)模將達(dá)到數(shù)百億美元。
在國內(nèi)商業(yè)航天領(lǐng)域及衛(wèi)星通信也涌現(xiàn)出一批明星企業(yè)，銀河航天就是之一。2022年3月5日，銀河航天成功發(fā)射了自主研制的我國首次批量研制的六顆低軌寬帶通信衛(wèi)星——銀河航天02批衛(wèi)星。2023年7月23日，銀河航天靈犀03星成功發(fā)射。該星是我國首款使用柔性太陽翼的衛(wèi)星，主要功能為低軌道寬帶通信。
張世杰認(rèn)為，衛(wèi)星通信從產(chǎn)業(yè)構(gòu)想到逐步落地，背后主要的推動力是成本降低�！爱�(dāng)前衛(wèi)星從過去的科研產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)品，相當(dāng)于衛(wèi)星的“福特時(shí)刻”，通過規(guī)模效應(yīng)降低衛(wèi)星制造成本，為低成本的星通訊服務(wù)創(chuàng)造了基礎(chǔ)�！�
以往衛(wèi)星均是單顆制造，用于特定領(lǐng)域，在測試、元器件、制造等方面成本高昂。SpaceX則借鑒了工業(yè)制造模式，通過類似于汽車流水線生產(chǎn)模式降低成本，使得批量生產(chǎn)衛(wèi)星變得可能。
另一面，蘋果、華為等手機(jī)廠商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)，推動著手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)突破，將衛(wèi)星通信與地面通信整合，形成了市場一體化、產(chǎn)業(yè)一體化，促使衛(wèi)星通信從過去面向企業(yè)的2B業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛳M(fèi)者的個(gè)人業(yè)務(wù)。
“衛(wèi)星通信將是6G時(shí)代實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵�！痹趶埵澜芸磥恚夹g(shù)水平方面，我們與國際先進(jìn)水平并無明顯差距，關(guān)鍵區(qū)別在于產(chǎn)業(yè)化思維。SpaceX以商業(yè)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)了火箭和衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化，通過打造可回收火箭，以及充分利用工業(yè)基礎(chǔ)如特斯拉和SolarCity等，成功推動了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的降本增效。
02、國產(chǎn)“星鏈”迎來爆發(fā)前夜？
近年來，我國加速構(gòu)建完善的商業(yè)航天生態(tài)，低軌衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)迎來飛速發(fā)展。2022年，全球共執(zhí)行186次衛(wèi)星軌道發(fā)射，成功178次。其中，中國發(fā)射成功次數(shù)為62次，成功率達(dá)到96.88%，僅次于美國。
隨著華為和蘋果推出支持衛(wèi)星通信功能的智能手機(jī)（如華為Mate50、Mate60以及iPhone14），衛(wèi)星通信正逐步進(jìn)入消費(fèi)級市場，這一領(lǐng)域成為各方力量爭奪的焦點(diǎn)。
對此，NI亞太區(qū)商業(yè)航天行業(yè)負(fù)責(zé)人劉金龍指出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的構(gòu)建需要一定時(shí)間。實(shí)現(xiàn)應(yīng)用推廣，地面?zhèn)鹊年P(guān)鍵在于持續(xù)改進(jìn)包括手機(jī)在內(nèi)的地面終端設(shè)備，加速天線小型化、低功耗、低成本射頻器件發(fā)展，以及先進(jìn)通信基帶技術(shù)的迭代。
他解釋道，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)并非新鮮事物，以往為何難以直接面向終端用戶，是因?yàn)閷拵?shù)據(jù)服務(wù)需要通過碟形天線進(jìn)行中轉(zhuǎn)，難以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前手機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)不佳。隨著低軌衛(wèi)星超大規(guī)模相控陣天線的發(fā)展，以及終端設(shè)備的對應(yīng)迭代，這一痛點(diǎn)將有機(jī)會被改進(jìn)。
低軌衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，測試也越發(fā)具有挑戰(zhàn)性。劉金龍告訴我們，新型低軌衛(wèi)星集成了多項(xiàng)前沿技術(shù)，包括通信基帶處理技術(shù)和數(shù)字波束形成（DBF）等，顯著提升了衛(wèi)星在軌的可重配置能力。但要求在有限的星地連接時(shí)間內(nèi)，對衛(wèi)星進(jìn)行更自動、更靈活的在軌測試、控制與數(shù)據(jù)傳輸。
為此，NI攜手國內(nèi)合作伙伴將通用化儀器設(shè)備應(yīng)用于在軌射頻測試，提供了測控?cái)?shù)傳軟硬件一體化解決方案。在無人值守站控平臺的情況下，測控?cái)?shù)傳基帶能與衛(wèi)星公司的測運(yùn)控遠(yuǎn)端平臺無縫遙測、遙控?cái)?shù)據(jù)交互，以及遠(yuǎn)程監(jiān)視和參數(shù)配置，保障了測試任務(wù)的順利執(zhí)行。
作為國內(nèi)銀河航天的合作伙伴之一，NI在衛(wèi)星通信測試領(lǐng)域積累了深厚的經(jīng)驗(yàn)，該公司“測運(yùn)維一體化”的重要嘗試，無疑會縮減低軌衛(wèi)星研制到在軌運(yùn)行測試的周期。
目前我國衛(wèi)星產(chǎn)能在持續(xù)發(fā)展過程中，將智能化、一體化工業(yè)生產(chǎn)線引入衛(wèi)星制造領(lǐng)域，將改善傳統(tǒng)衛(wèi)星制造模式，以批量化生產(chǎn)將滿足衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新基建的建設(shè)需求。
在劉金龍看來，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)分工很嚴(yán)密。SpaceX星鏈采用了一種高效的商業(yè)策略，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上進(jìn)行了深度優(yōu)化和驗(yàn)證，國內(nèi)也采取類似的方法，但由于產(chǎn)業(yè)還未完全成熟，可能需要一定的時(shí)間。
他解釋道，SpaceX的動作比較快，通過規(guī)模增長和制定愿景來設(shè)定成本，并在風(fēng)險(xiǎn)和商業(yè)回報(bào)之間取得平衡。這種方法類似于與供應(yīng)商訂購長期協(xié)議，提前規(guī)定價(jià)格，并通過對行業(yè)前景的準(zhǔn)確判斷來確保履行合同。超前享受商業(yè)成本降低紅利的策略，使SpaceX能夠在市場中保持競爭。
劉金龍表示，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的手機(jī)廠商直連衛(wèi)星，使人們對于衛(wèi)星通信有了基礎(chǔ)認(rèn)知，這無疑會加速低軌衛(wèi)星發(fā)展，資本市場對商業(yè)航天熱度正波動上升。
隨著5G/6G商用的推進(jìn)和太空云計(jì)算資源的部署，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低成本和高效，以及無地域差別等優(yōu)勢將會凸顯。劉金龍認(rèn)為，借鑒海外發(fā)展模式，國內(nèi)要加快衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，除了空間段基礎(chǔ)設(shè)施，在地面終端側(cè)，需要加快技術(shù)創(chuàng)新步伐，涌現(xiàn)更多具有核心技術(shù)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)，適度競爭，就像我們有諸多新能源汽車企業(yè)一樣。
