在珠穆朗瑪峰下刷短視頻，在太平洋中央打視頻電話，在撒哈拉沙漠里抖音直播，手機信號依然滿格……這樣的場景并不是幻想，而是正在我們頭頂500公里發(fā)生的一場“天空革命”——低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。
4月29日4時10分，我國在文昌航天發(fā)射場使用長征五號乙（又名長征五號B）運載火箭/遠征二號上面級，成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌03組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。
▲衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌03組衛(wèi)星由中國航天科技集團五院抓總研制，長征五號乙火箭和遠征二號上面級均由中國航天科技集團一院抓總研制（圖片來源：我們的太空）
4月24日，在2025年“中國航天日”主場活動中傳來消息，截至目前，我國低軌衛(wèi)星星座千帆星座已完成五個批次的組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射，全面進入常態(tài)化發(fā)射組網(wǎng)階段。
提起手機直連衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，我們應(yīng)該不陌生。衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展得突飛猛進，市場上也掀起了一股手機直連衛(wèi)星的潮流。去年11月華為發(fā)布折疊屏手機時，還發(fā)布了“三網(wǎng)衛(wèi)星典藏版”，MateX6成為全球首款支持三網(wǎng)衛(wèi)星通信（北斗衛(wèi)星消息、天通衛(wèi)星通信、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)）的大眾手機。
低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)究竟是什么呢？未來手機上網(wǎng)可以直連衛(wèi)星嗎？北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副院長、博士生導(dǎo)師師鵬教授做客第901期首都科學(xué)講堂，詳細解讀了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的未來前景。
解決互聯(lián)網(wǎng)“最后一公里”問題
何為低軌衛(wèi)星？按照衛(wèi)星所在軌道高度的不同，可將通信衛(wèi)星分為低軌（LEO）通信衛(wèi)星、中軌（MEO）通信衛(wèi)星和地球同步軌道（GEO）通信衛(wèi)星，其中低軌（LEO）通信衛(wèi)星軌道高度為200-2000公里。
低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通過在距地面200-2000公里的近地軌道部署大規(guī)模衛(wèi)星星座，利用衛(wèi)星中繼通信技術(shù)，構(gòu)建具備實時信息傳輸能力的星群，從而提供全球范圍內(nèi)的高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。
“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是基于衛(wèi)星通信技術(shù)，通過一定規(guī)模的星座組網(wǎng)進行全球聯(lián)網(wǎng)的一套通信技術(shù)。”師鵬教授介紹說，“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還具有覆蓋范圍廣、通信時延低、傳輸速率高、制造成本低等特點。”
師鵬教授強調(diào)，傳統(tǒng)通信衛(wèi)星多采用地球靜止軌道，只對某一固定區(qū)域服務(wù)，信號發(fā)射所需功率大，通信時延長；互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座多采用低軌衛(wèi)星組網(wǎng)形式實現(xiàn)對地球表面的全覆蓋。
▲低軌衛(wèi)星在距地面200-2000公里的近地軌道部署大規(guī)模衛(wèi)星星座（圖片來源：視覺中國）
低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，是解決互聯(lián)網(wǎng)“最后一公里”以及延伸地面移動通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵天基網(wǎng)絡(luò)。未來手機直連通信衛(wèi)星，由衛(wèi)星提供全球互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)將逐步成為現(xiàn)實。
馬斯克和他的“星鏈計劃”
傳統(tǒng)衛(wèi)星懸浮在我們頭頂3.6萬公里的靜止軌道，低軌衛(wèi)星是在200-2000公里的高度“貼地飛行”，信號傳輸比5G更快。這就意味著，在山區(qū)、高速、海洋等場景下，容易掉線、卡頓、延遲高、沒信號的毛病，將徹底成為歷史。
目前，世界各國政府紛紛出臺政策支持航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鼓勵商業(yè)航天項目的創(chuàng)新和實施。巨頭企業(yè)如SpaceX、亞馬遜等紛紛布局低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項目，如SpaceX的星鏈計劃（Starlink），計劃發(fā)射數(shù)萬顆衛(wèi)星，構(gòu)建全球最大的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座。
師鵬介紹說，星鏈衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃由馬斯克及其公司SpaceX提出，目的是為全球提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。該計劃通過在近地軌道部署大量衛(wèi)星來實現(xiàn)，目前已有兩代。其信號延遲和功率需求決定了衛(wèi)星主要位于低軌道甚至極低軌道。
目前，SpaceX已經(jīng)部署了超過7000顆衛(wèi)星，服務(wù)于歐美澳100多個國家超500萬用戶。但是全球還有30億人無法接入互聯(lián)網(wǎng)，低軌衛(wèi)星則是成為了解決這一問題的關(guān)鍵。
▲截至2025年4月25日，“星鏈”計劃累計發(fā)射8250顆衛(wèi)星（供圖/師鵬）
談到“星鏈”計劃面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)時，師鵬強調(diào)：“星鏈計劃還面臨如何維持軌道高度、姿態(tài)控制，以及電力供應(yīng)等技術(shù)挑戰(zhàn)。”
面對未來，師鵬教授指出，未來“星鏈”計劃將采用激光通信技術(shù)以提高信號傳輸效率和安全性。而所謂衛(wèi)星激光通信是利用激光光束在衛(wèi)星間或者衛(wèi)星與地面之間傳遞信號的方式。激光光束在空間中充當(dāng)信息的傳輸載體，波長通常選擇在0.8-1.0μm（μm：長度單位微米的符號）波段之間。
據(jù)悉，全球低軌衛(wèi)星的容量只有6萬顆左右，而各國申報的數(shù)量目前已經(jīng)超過10萬顆。一場圍繞近地軌道資源爭奪的太空競賽由此展開。
中國已經(jīng)布局衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)
“與國外相比，我國的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)處于發(fā)展的初期階段。”師鵬介紹說。4月29日，我國在文昌航天發(fā)射的互聯(lián)網(wǎng)低軌03組衛(wèi)星就是中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的一部分。
據(jù)悉，國內(nèi)已有多個項目，如行云工程、鴻雁星座、千帆星座等開始組建中國版的“星鏈”。我國計劃2030年前部署超過2萬顆衛(wèi)星，重點覆蓋“一帶一路”國家和偏遠地區(qū)。例如，千帆星座未來將發(fā)射超過14000顆衛(wèi)星，形成新的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)。
如今，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座已經(jīng)邁入了放量組網(wǎng)建設(shè)階段，建設(shè)進度明顯加速，并且，之前我國商業(yè)航天公司星際榮耀、藍箭航天均公開表示將在2025年發(fā)射可回收火箭，多個火箭產(chǎn)品已經(jīng)完成10公里級垂直起降返回飛行試驗。
“低軌衛(wèi)星星座的發(fā)展將助力國家國際合作、商業(yè)航天、火情監(jiān)測服務(wù)等領(lǐng)域，為萬物互聯(lián)奠定基礎(chǔ)。”師鵬最后說。
來源：北京科技報
撰文：記者 陳永杰
