在天地壹體化的趨勢下,太空探索活動越來越頻繁,尤其是近地軌道的衛星發射,可以說是熱鬧非凡。
據統計,2021年,世界* * *共進行航天發射活動144次,將1816個航天器送入太空,其中1777個在近地軌道,其受歡迎程度有目共睹。就在本月,太空探索技術公司還發射了兩批“星鏈”衛星進入近地軌道,中國長征二號丙運載火箭成功將6顆低軌寬帶通信衛星和1顆遙感衛星送入預定近地軌道。
目前,在距離地球1000公裏以內的近地軌道,壹個超越人類眼睛的空間,新的競爭正在逐漸顯現,中國互聯網衛星也加入了競爭,較量日趨激烈。
綜合網絡需要衛星互聯網。
空間廣闊。如果我們要把衛星從地面發射到太空,衛星根據軌道高度的不同可以分為三類:
因此,對於業務密度較低的廣大地區,使用衛星通信系統比建設地面通信網絡更經濟。要知道,雖然我國固定互聯網寬帶接入用戶總數超過5億,但行政村光纖和4G網絡接入比例超過98%。而歐美發達國家人口密度相對較低,居住分散,不適合鋪設固定寬帶,尤其是光纖。成本高對電信運營商來說是壹筆不小的開支,成本回收時間長。
同時,對於某些類型的業務和應用,衛星通信系統具有壹定的優勢。雖然普通用戶主要居住在城市或人口密集區,但導航、航空、海島等區域也有較強的網絡接入需求。據統計,全球約有20萬次航班和數十萬艘私人遊艇,海上也有大量有通信需求的漁船和貨船。沙漠、森林等區域也需要大量的網絡覆蓋,但傳統的地面通信服務很難覆蓋這些區域。這時候就需要通過衛星互聯網來補充。
可見,衛星互聯網作為壹種重要的通信手段,與5G等移動通信技術並不對立,而是不斷融合,構建壹個海陸空壹體化的通信網絡。早在2020年6月,5G標準R16就已經發布,衛星互聯網的技術文件就包含在其中。同時,衛星互聯網作為構建空天壹體化通信網絡的重要組成部分,已被納入6G的研發,並在未來的5G、6G等地面移動通信網絡中與衛星互聯網平滑切換。
另壹方面,與其他衛星(地球靜止軌道高通衛星和中地軌道衛星)相比,低軌衛星具有發射成本低、觀測效果好、在軌重訪周期短等優點。
在同等運載能力的情況下,低軌衛星采用更低的軌道,可以提高發射載荷的能力,效費比會明顯高於傳統衛星;
同時,由於軌道高度較低,低軌衛星采用快速響應方式,可以快速到達預定軌道並開始工作,實現高分辨率地面偵察,準確掌握地表和低空氣象條件,甚至效果比傳統衛星好很多;
在軌重訪周期短,低軌衛星可以在短時間間隔內對同壹目標進行偵察和觀測,觀測重訪次數高於傳統偵察衛星,可以獲得更清晰的信息。
當衛星發射時
目前,低軌衛星互聯網已經成為實現智慧航空、智慧海洋、智慧農業的重要抓手,成為各國開展重大科學基礎研究的重要平臺設施。然而,軌道資源是寶貴的不可再生資源,這是壹個全球性的知識。這也使得對低軌道空間的競爭日益激烈,各國各種商業公司都在搶占低軌道空間資源。
馬斯克的星鏈項目是世界上最雄心勃勃的衛星互聯網項目。星鏈計劃是太空探索技術公司提出的低軌道衛星互聯網星座系統。該系統由不同高度的衛星星座和幾個地面站組成。該系統建成後,由4.2萬顆低軌衛星組成的星座將為全球衛星覆蓋區域提供高速互聯網接入服務。截至2021年底,太空探索技術公司已發射1944顆衛星鏈。
除了太空探索技術公司星鏈計劃,還有多方參與2021的衛星組網浪潮。2021年,英國通信公司OneWeb通過8次發射將284顆OneWeb衛星送入太空,在軌衛星總數已達394顆。亞馬遜的柯伊伯計劃發射3236顆近地軌道衛星,投資超過6543.8億美元,但仍有壹顆衛星尚未發射。美國BlackSky公司的Black Sky衛星發射了5次,其中7次發射入軌,2次失敗。美國初創公司行星實驗室(Planet Labs)建造和運營的集群式地球觀測星座僅用1次發射Flock-4s衛星。
回顧國內市場,低軌衛星的發射需求有目共睹。2021年4月,山東工業技術研究院兩顆遙感衛星“齊魯壹號”和“齊魯四號”全部搭載長征六號遙五運載火箭升空,成功完成年內首次將商業低軌衛星送入軌道。
在軌運行的還有北京耕宇慕星空間科技有限公司為廣東省季華實驗室研制的光學遙感衛星“佛山壹號”,微納星空研制的光學遙感衛星“泰景二號01”,零重力空間研制的兩顆遙感衛星“金紫荊壹號”和“金紫荊壹號02”,以及起源於空間Neo-652的“天啟星座”09。
事實上,早在2月初,商業航天飛機驗證衛星“方舟二號”已經完成了首次飛行,但由於發射失敗,衛星未能進入預定軌道。
此後,東方紅衛星研制的商業遙感衛星項目京三號、廈大用於沿海淺海生態環境觀測與研究的二號、源於太空用於小行星資源探測與研究的壹號、吉林壹號四顆衛星先後於2021年6月和7月送入軌道。
5438年6月+10月,東方紅衛星研制的在軌大氣密度探測衛星和商業氣象探測衛星、南京理工大學研制的天元壹號衛星、深圳空間技術有限公司與九天微星聯合研制的金紫荊二號衛星、耿玉木星研制的LEO導航增強試驗衛星、德宇航研制的合德二號衛星、上海李政衛星應用技術有限公司研制的VDES交通試驗衛星成功入軌,成為今年第37次發射。
5438年6月+2月,長光衛星和天津雲耀航天聯合研制的天津大學氣象觀測衛星壹號,以及李澤壹號、寶雲五號、金紫荊五號、金紫荊壹號也由民營火箭星河動力成功送入軌道。直到2021年底的最後壹次發射,2021中國發射的衛星數量為97顆。當然和美俄還是有壹定差距的。
從“國家隊”到航天民企
據相關數據顯示,2022年全球航天發射報告次數約為260次,遠超2021年的次數。其中,美國計劃發射次數上升至145次。僅美國太空探索技術公司太空探索技術公司就計劃在2022年發射50次以上,包括45次獵鷹9號發射和5次重型獵鷹發射。
此外,除去目前在軌的358顆衛星,OneWeb預計在2022年底前完成第壹階段全部648顆近地軌道衛星的發射和部署;亞馬遜表示,計劃在2022年第四季度向近地軌道發射兩顆“原型”衛星;加拿大老牌衛星通信公司Telesat的首次發射計劃將於2023年初進行;波音衛星互聯網項目同年10月初剛剛被FCC批準部署1147衛星。
相比之下,由於中國的“星網”星座尚未大規模鋪開,中國將繼續保持與2021年類似的火箭發射總量,即仍將在50次左右。但是要知道,隨著低軌衛星的發射,各個國家和商業公司都在搶占低軌資源,這意味著留給後發國家的空間越來越窄,軌道資源將成為壹個重要的門檻。
對於尚處於起步階段的中國商業航天發展來說,批量發展是壹個非常重要的進步,因為衛星需要網絡化、規模化才有意義。然而,目前除了控制技術之外,中國返回式運載火箭的發展仍然受到液體火箭發動機的制約。從這個角度來看,液體火箭的回收很大程度上依賴於發動機技術。火箭發動機要實現垂直回收,需要具備三次以上的啟動能力和大範圍連續改變推力的技術。
無論是“國家隊”還是航天民企,都清楚航天技術的發展是壹條長期的道路,只有突破瓶頸,才能實現快速發展。中國應盡快研制液體火箭發動機,以滿足壹次性發射更多衛星的需求,並掌握廢棄衛星的回收技術。爭取更多的近地衛星,在太空探索中獲得更多的主動權。
另外,目前在中國,還是國家隊在發射中起主要作用:航天科技集團完成了48次航天發射;民營梯隊星河動力成功發射壹箭五星,星際榮耀年內完成兩次發射。因此,面對更加商業化的衛星互聯網市場,中國應該扮演什麽樣的角色,以什麽樣的態度去應對和面對競爭,仍然是壹個沒有解決的問題。
通常壹開始國家層面投錢組隊開發衛星和火箭,是因為個人或民營企業沒有實力開發航天。例如,登月的費用相當於兩艘航空母艦的費用。但隨著生產力的發展,深化空間探索勢在必行,民營企業的參與也是大勢所趨。所以,我們的衛星互聯網除了發展“國家隊”航天技術,還應該立足本土,發展民航企業,有別於“國家隊”的發展,發揮優勢。
可以預見,在未來,衛星互聯網將發展出廣泛的應用前景,如低軌衛星互聯網、航天互聯網、車聯網等。,成為高技術、高投入、高產出的戰略性新興產業。但巨大的市場和發展潛力也意味著激烈的競爭。壹方面,中國、美國、俄羅斯、日本、歐洲等國家和地區都非常重視衛星互聯網的部署。另壹方面,低軌衛星的空間軌道和資源日益緊張,衛星發射“通行證”爭奪戰日趨激烈。互聯網市場的競爭已經從地面轉移到了空間。