“星链”(Starlink)达启动门槛 再60颗卫星发射成功

【美博翻墙2020.4.24】美国太空探索技术公司SpaceX于4月22日,再次成功发射并部署第7批“星链计划”(Starlink)中的60颗卫星进入轨道;目前已成功部署422颗星链卫星,达到启动“星链计划”最少数量,今年预计再发射500颗卫星登上太空。

“星链”(Starlink)达启动门槛  再60颗卫星发射成功
“星链计划”(Starlink)

“星链计划”(Starlink)

“星链计划”是SpaceX执行长马斯克(Elon Musk)在2015年启动的太空计划,希望透过靠近地球的低空通讯卫星,来提升互联网络的带宽。SpaceX希望在2020年代中期于地球上空3个轨道上部署超过1万2000颗星链卫星,和依据地理分布的地面基站,构筑一个覆盖全球的廉价太空通信系统,旨在为全球缺少基础网络设施的地区提供宽带网络,并在城市地区提供价格优惠的服务;SpaceX表示,透过“星链计划”出售宽带网络服务的资金,将是“火星计划”的重要资金来源。

马斯克表示,只要大概400颗卫星,SpaceX就能提供初步的网络,但只要成功部署800颗卫星,就可达到“中等全球宽带覆蓋”;

星链(Starlink)计划的设计理念,是通过约 4000 枚相互链接的卫星马斯克表示“努力让我们公司在火箭方面的成功,在卫星方面也照样实现”。星链计划预定在 2020 年代中段铺设完成。如果项目一帆风顺,星链所产生的利润将会是 SpaceX 登陆火星的重要资本。

“星链”开启“太空互联网”,中共“防火长城”墙不击而溃

美国硅谷的企业家马斯克(Elon Musk)的太空探索科技公司(SpaceX)拟用1.2万颗卫星最终组成太空互联网的“星链”(Starlink)计划,将开启向全球数十亿人提供高速互联网的通途。

这项计划除了巨额的投资和建成后的巨大商业利益之外,最致命的让那些阻止互联网自由通讯的中共等极权专制构筑的防火城墙不击而溃,为网络通信构筑了另外一套系统从天而降,这不是形容,真的是从天而降。

人类发明和使用互联网,使得信息传播产生了巨大的改变。这自然遭遇极权专制者如中共的强力阻挡,他们在自己的国土上建立“网络长城”。马斯克2015年提出的“星链”计划,毫不讳言就是为结束当今世界存在的网络封锁,并且估计到“星链”会在中共国遭遇比“网络长城”更为强力的阻挡。

当然,这是一场正义与邪恶的战争,可以预期打破封锁的正义一方必将战胜邪恶的各种阻扰。

“比恒星还亮”的卫星

虽然这项计划有助于全球的网络技术升级,但世界各地的天文学家却对这些“比恒星还亮”的卫星相当恼火,这些卫星的亮度不仅干扰天文学家观测太空,发出的电波也会干扰天文台的光学望远镜,欧洲南天天文台(ESO)就曾指出,这些巨型卫星会严重干扰建在智利的大型综合巡天望远镜约3至5成的效能。

对此马斯克指出,这些卫星的亮度是因为太阳能板反射太阳光所造成,已指示工程师重新调整这些卫星的太阳能板的角度,以改善卫星造成的光害。

关于Starlink的一些讨论

此部份转载自 知乎用户https://www.zhihu.com/question/267253503/answer/696219224

“偏远地区”定义

这是个几何题,信号走Starlink的卫星会多出一段上下行延迟,额外路程就按340km轨道高度的两倍算,走地面光缆的速度大概是真空光通讯的2/3,也就是说即使是平原直线,信号源1400km之外理论上都是Starlink占优势。在北京上杭州,深圳,香港的网站都算是访问偏远地区,Starlink比起地面网络延迟更短更占优势。其次,地面光缆在复杂地形上的布线成本是极其昂贵的,并不是什么地方都又平整人口又多。被复杂地形隔开的两个人口密集区,要快速数据通信怎么办?跨越青藏高原和喜马拉雅山几百公里无人区上建设起来的的成都-拉萨-日喀则-乃维拉-勒克瑙-新德里中印光缆,现在是将来也注定是建设维护成本极其昂贵的。在此之前要从斯里兰卡-新加坡-香港的海底光缆中转,绕的圈子和带宽限制更不用说了。但是Starlink成型以后,新德里和成都的直接通讯一点额外成本都没有。

Starlink运营模式

Starlink是冲着互联网骨干网去的。和很多人的印象不同,骨干网不需要太大流量也不需要非常大的转发需求。互联网大部分的流量是本地服务,特别是个人服务,大多通过接入点和光纤连接到附近的数据中心就可以完成,只有极少数的数据需要真的发送到远方。事实上谷歌拉一条最先进的海底光缆横跨太平洋,两点带宽不过144Tbps。而Starlink超过一万两千颗卫星每颗不小于1Tbps的带宽(更新,现在这一批的数据确认是60颗1T,但同时星座数量上升到4.2万,数量级上满足需求问题依旧不很大),满足这点需求是小意思。以后Starlink的主要应用之一是城市的大型地面站,通过已有的网络接入和城际光纤,将本地数据中心过滤后的远距离访问请求上星传到另一片地区的大型地面站。初期会是低延迟要求的高价数据为主,日后能替代多少看发展状况。如果将来卫星相对地面布线足够便宜,会看到地面运营商逐渐缩减在地形/人口不适合的地区的布线,将流量转到天基上。暂时来说,Starlink的运营是以地面站为基础的,从上面说的通过城际光纤为一片地区提供国际网络出口的大型地面站,到通过移动基站为一个城镇或者一座海岛提供网络的中型地面站,再到通过wifi为一架飞机,一条邮轮或者一辆客车提供高速网络的便携小型地面站,这些会是Starlink网络运营的主流。而个人服务以前就不是光纤骨干网考虑的重点,以后也不太会是Starlink的重点。单人终端直接上星和以前的光纤接入专线一样,只是给少数人的高价值附加服务,不会和普通的宽带接入服务竞争。凡是张口闭口个人用户,拿着个人流量带宽乘以用户数算Starlink性能要求,或是和5G这种终端接入技术比的,有一个算一个,基本上是不懂。

Starlink的成本要求同样可以有个简单计算。16年的FASTER海底光缆,长1.1万公里,带宽60T,耗资3亿美元,预期寿命25年,只有4个出入口。现在全球海底光缆总长90万公里,可以估计建设成本大概300亿美元/25年的数量级,而出入口的数量大概三位数,最多也就四位数。Starlink只要能在批量生产卫星之后把组网成本降到60亿美元/5年(卫星寿命5年)左右,那么即使完全不考虑个人接入,地面只支持四位数的大型地面站达到几十T的速率,也已经可以开始和海底光缆竞争。目前这批实验星的成本已经低于发射成本,按1.3亿美元60颗包发射计算,60亿美元够打2800颗,离完成组网的一万两千颗数量还有距离但是已经很接近了。比较乐观的,spaceX估计组网耗资100亿美元。在这个基础上,五位数卫星的用户容量肯定不可能只有四位数起码七位数起,除掉上述的大型地面站,顺带提供的城镇小型站和军用野外联网都是白来钱的,对组网成本的要求还可以更低一些。
SpaceX 18年初最初两颗试验卫星的测试结果出来了,设计下行1440Mbps,实际上在飞行的C-12运输机上测到了610Mbps,这是前所未有的速度,超越新一代铱星对地服务两个数量级。

星链计划 铱星计划 谷歌“气球计划”

此部份转载自 方山小筑 https://www.zhihu.com/question/267253503/answer/322780865

故事要从1984年诞生的一部手机说起,DynaTAC 8000X,摩托罗拉生产的第一款手机,也是世界上最早的手机。这样一部重达1kg的“板砖”,耗费了摩托罗拉公司1亿美金的研发经费和10年的漫长时光。就是这样一部充电10小时通话30分钟的手机,当时的售价高达3995美金。1985年的夏天,摩托罗拉的工程师Bary Bertiger带着妻子到加勒比的一个小岛上度假,由于没有电话,作为地产商的妻子错失了很多商业机会,于是说到如果不论身处地球的任何一个角落都能打电话多好。于是老婆的一句抱怨变成了Bary Bertiger的灵感,他开始策划起了一个能支持全球移动通信的庞大计划。1987年,摩托罗拉公司正式发布铱星计划。

铱卫星(Iridium)是由围绕地球一共66个运作中的通信卫星组成。这个系统原先规划77个通信卫星,所以用原子序为77的铱来命名。随着进一步的论证,虽然最后削减至66个卫星,但是因为原子序66的镝在希腊文的意思是“难以获取”,缺乏正面含义,因此保留原来铱卫星的名称。铱卫星允许人们使用手持型电子仪器做全球性的语音及数据通讯。

铱星系统从1990年代开始构思,于1998年11月1日开始服务。但由于当时市场上并没有足够的需求,因此于1999年进行破产重组。铱星——这样一个当时通信业理想主义的巅峰之作,没有跟上时代的步伐,无法和同时兴起的低成本、高普及率的地面移动通信系统争夺市场占有率,其可征服的市场被挤压得过于狭小,再者铱星是完全为语音通信设计的,没有预见到互联网的爆炸式发展。经历了诸多波折,2001年3月铱星恢复了业务,并于2001年6月开始提供速度为 2.4kbps 的互联网连接服务。

铱星公司目前正在开发第二代铱星系统,预计在 2017 年至 2018 年之间发射。第二代铱星系统被命名为 Iridium Next,同样由 66 颗卫星组成,此外还有 6 颗规定冗余卫星,以及 9 座地面冗余。铱星二代保持了与第一代同样的星座构型,主要是做了能力升级与一些新业务的拓展。Iridium Next 的前70颗卫星计划由 SpaceX 在 2015 年至 2017 年之间,通过 7 次 Falcon 9 火箭发射,发射合同总价值 4.92 亿美元。最后两颗卫星将分别单独发射。目前,SpaceX已完成3次发射,将30颗卫星送入预定轨道。并且铱星公司最近宣布,第四批10颗“第二代铱星”通信卫星将于世界协调时2017年12月23日01时26分从美国范登堡空军基地发射。短短一年时间,星座构建任务将完成大半,这样的效率不得不让人对第二代铱星系统的未来浮想联翩。作为第一个全球覆盖的卫星移动通信网络,铱星开一代风气之先,既是一个伟大的设想,也是一个伟大的创举,有人曾说铱星是通讯行业的解放,随着互联网浪潮滚滚向前,或许在不远的将来全球卫星互联网计划将带来互联网的解放。

截至2017年6月,全球互联网普及率为51.7%,意味着全球仍有一半的人口未实现互联网连接。这个庞大的数字对于任何一家追求未来发展潜力的公司来说都是极具诱惑力的。Facebook、Oneweb、Google和SpaceX等科技巨头已经有了各自的行动计划和试点项目。Facebook从2013年开始就在推行http://Internet.org项目,以期加强偏远地区的网络覆盖,实现全球三分之二的无线覆盖率,并在2014年收购英国航空公司Ascenta,为无人机制造以及激光通信做足准备工作。Facebook希望能在天空部署10000架Aquila太阳能激光通信无人机,环绕整个地球飞行,将网络热点覆盖到每一个地区。

几种不同网络载体对比OneWeb计划建造900颗卫星,其中有720颗卫星将被发射到1200km轨道以提供全球互联网连接。OneWeb将720颗卫星布置在18个轨道面上,每个轨道面上每隔9度部署一颗卫星。

OneWeb卫星外观与基本参数OneWeb卫星属于微卫星,只有150kg重,大小也和一台小型的冰箱相差无几。总共将生产900颗,除了部署的720颗,还有备用星。每颗卫星设计了16个Ku用户波束,从而实现了对全球的无缝覆盖,使得不论何时身处何处,都能接收到OneWeb卫星提供的无线信号。

谷歌“气球计划”。谷歌选择在高空部署热气球对地面进行网络覆盖。在距离地面20公里的平流层,谷歌气球随气流运动,采用太阳能面板进行供电,比我们日常乘坐的飞机飞得还要高。谷歌气球下部悬挂有射频信号收发装置,通过这一装置向周围的气球和地面接收基站发送信号,再通过地面基站为人们提供无线网络连接。除了有殖民火星的远大梦想以外,Elon Musk的SpaceX还有一个似乎更加实际的目标,到2019年开始运营宽带卫星互联网。SpaceX负责卫星政府事务的副总裁Patricia Cooper在出席美国参议院商业、科学与技术委员会听证时表示,公司将利用自己的猎鹰9号可回收火箭,在2019年到2024年的6年时间内分别将4425颗卫星送到轨道平面,为全球客户提供高速宽带互联网服务。

2016年11月15日SpaceX向美国联邦通讯委员会(FCC)提交了一份申请,计划发射共计4425颗通信卫星,并且准备在华盛顿州雷蒙德对卫星通信系统展开地面测试。

starlink详细计划根据SpaceX提交给FCC的这份申请,SpaceX的卫星网络将被定名为The SpaceX non-geostationary orbit (“NGSO”) satellite system (the“SpaceX System”)。根据最新的消息,美国专利商标局的申请文件披露了SpaceX正式递交了卫星通讯网络的商标申请“Starlink”。

目前围绕地球运行的现役卫星共有1400余颗,估计还有2600多颗卫星已经不再工作,只是漂浮在太空之中,加上这部分已经退役的卫星,人类已发射的卫星总数约为4000多颗。也就是说,SpaceX计划发射的通信卫星数量将超过人类已发射卫星总数。SpaceX的卫星发射计划分为两步,首先向1150km轨道高度发射1600颗卫星,然后再发射2825颗卫星并将它们分别安置在1110km、1130km、1275km和1325km这四个轨道高度上。第一步发射的1600颗卫星轨道倾角为53°,分布于32个轨道,每个轨道部署50颗卫星。第二部发射的2825颗卫星,其中1600颗的轨道高度为1110km,轨道倾角53.8°,分布于32个轨道,每个轨道部署50颗卫星;其中400颗的轨道高度为1130km,轨道倾角74°,分布于8个轨道,每个轨道部署50颗卫星;其中375颗的轨道高度为1275km,轨道倾角81°,分布于5个轨道,每个轨道部署75颗卫星;其中450颗的轨道高度为1325km,轨道倾角70°,分布于6个轨道,每个轨道部署75颗卫星。

按照1150km的轨道高度计算,每一颗卫星大约可覆盖半径为1060km的区域,覆盖面积大约为350万平方公里。

SpaceX计划发射的通信卫星重量约为386公斤,规格为4m×1.8m×1.2m,相当于一辆迷你Cooper汽车。每颗卫星有两块太阳能电池阵,每块的面积为

SpaceX的卫星系统将主要被用于为全球个人用户、商业用户、机构用户、政府和专业用户提供各种宽带和通讯服务。SpaceX初期部署800颗卫星上天后,SpaceX就能提供覆盖全美和全球的宽带服务。一旦经过最终部署(Final Deployment)的彻底优化,这个系统就能为全美和全球消费者和商业用户提供高带宽(最高每用户1Gbps)、低延时的宽带服务。SpaceX卫星系统特点:高速度为全球每一个用户提供1Gbps的带宽。据Akamai发布的《互联网状态》报告称,截至2015年底,全球互联网平均速度为每用户5.1Mbps,大约比SpaceX设定的目标慢200倍,现在大多数网速较高的互联网服务的网速都是通过光缆和光纤连接实现的。高容量SpaceX卫星系统中的每一颗卫星能够为用户们提供的下行容量总和在17Gbps到23Gbps之间,具体数值取决于用户终端配置。以平均值20Gbps来计算,首期部署(Initial Deployment)的1600颗卫星将能够提供32Tbps的总容量。整个系统的部署时间长达数年,SpaceX将在部署过程中定期改善和升级卫星,有可能进一步提升单颗卫星和整个卫星系统的总容量。高适应性整个系统可利用相控阵技术来动态控制资源池,专注于需要容量的用户。卫星之间以激光互连,这样便于在轨道层面灵活规划数据流。而且,卫星集群可以保证频谱能够被不同卫星更高效地再利用,从而增强整个系统的灵活性、容量和牢固性。宽带服务系统可以提供最高容量达每用户1Gbps的宽带服务。由于系统使用的是低轨道卫星,因此可以将延时控制在25ms到35ms之间。全球覆盖首批800颗卫星部署完成后,系统就能为美国和全球提供宽带连网服务;整个系统全部部署完成后,系统就可以进一步增加容量并覆盖赤道和两极,达到真正的全球覆盖。在申请文件附带的技术信息中,SpaceX公司表示,将利用800颗卫星开始商业宽带服务,在全球的覆盖范围是北纬15度到60度,南纬15度到60度。阿拉斯加的一些地区将被去除在外,因为那里需要FCC临时授权。最终,该网络的卫星数量将增长到4425颗,传输频段在Ku和Ka之间。

低成本SpaceX在设计这个系统时考虑了成本效率和可靠性。从设计和制造位于太空和地面的各种设备,到利用SpaceX的发射服务来发射卫星和部署整个系统,到部署用户终端以及最终用户的收费标准,SpaceX都考虑到了成本的因素和服务的可靠性。易用性SpaceX采用的相控阵用户天线设计对用户所用终端的要求很低,这些终端很容易安装在墙面或屋顶,操作也很简单。这些卫星可以运行5到7年的时间,然后会在退役后的一年内迅速衰竭。根据NASA的DAS软件,SpaceX的卫星系统进行了离轨分析。

SpaceX的卫星系统分别针对53°、53.8°、70°、74°和81°五种轨道的卫星进行了离轨钝化分析,分析结果显示SpaceX的卫星系统的卫星均可在退役后一年左右的时间再入钝化。

早在2015年时,SpaceX就开始了相关的测试项目。SpaceX的卫星系统将是一个庞大的系统工程,除了制造发射卫星,地面上还需要同步建设控制设施、网关地面站以及终端用户地面站,建设初期美国本土就需要200个站,后面的数字应该更加惊人。此外SpaceX还在申请V波段,如果获得批准将在更近地的距离(1070公里)再部署7500颗卫星作为补充,以提高整个网络的带宽并降低时延。

原文链接:https://allinfa.com/starlink-project-start-up.html
原文标题:“星链”(Starlink)达启动门槛 再60颗卫星发射成功 - 美博园
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网 友 留 言

2条评论 in ““星链”(Starlink)达启动门槛 再60颗卫星发射成功”
  1. 000

    不知道这个网络在中国如何使用,需要购买什么设备,费用贵不贵?请多介绍终端用户的情况。

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