｢星鏈｣（Starlink）達啟動門檻 再60顆衛星發射成功

【美博翻牆2020.4.24】美國太空探索技術公司SpaceX於4月22日，再次成功發射並部署第7批｢星鏈計畫｣（Starlink）中的60顆衛星進入軌道；目前已成功部署422顆星鏈衛星，達到啟動｢星鏈計畫｣最少數量，今年預計再發射500顆衛星登上太空。

｢星鏈計畫｣（Starlink）

｢星鏈計畫｣（Starlink）

｢星鏈計畫｣是SpaceX執行長馬斯克（Elon Musk）在2015年啟動的太空計畫，希望通過靠近地球的低空通訊衛星，來提升網際網路的帶寬。SpaceX希望在2020年代中期於地球上空3個軌道上部署超過1萬2000顆星鏈衛星，和依據地理分布的地面基站，構築一個覆蓋全球的廉價太空通信系統，旨在為全球缺少基礎網路設施的地區提供寬頻網路，並在城市地區提供價格優惠的服務；SpaceX表示，通過｢星鏈計畫｣出售寬頻網路服務的資金，將是｢火星計畫｣的重要資金來源。

馬斯克表示，只要大概400顆衛星，SpaceX就能提供初步的網路，但只要成功部署800顆衛星，就可達到｢中等全球寬頻覆蓋｣；

星鏈（Starlink）計畫的設計理念，是通過約 4000 枚相互鏈接的衛星馬斯克表示｢努力讓我們公司在火箭方面的成功，在衛星方面也照樣實現｣。星鏈計畫預定在 2020 年代中段鋪設完成。如果項目一帆風順，星鏈所產生的利潤將會是 SpaceX 登陸火星的重要資本。

｢星鏈｣開啟｢太空網際網路｣，中共｢防火長城｣牆不擊而潰

美國矽谷的企業家馬斯克(Elon Musk)的太空探索科技公司（SpaceX）擬用1.2萬顆衛星最終組成太空網際網路的｢星鏈｣（Starlink）計畫，將開啟向全球數十億人提供高速網際網路的通途。

這項計畫除了巨額的投資和建成後的巨大商業利益之外，最致命的讓那些阻止網際網路自由通訊的中共等極權專制構築的防火城牆不擊而潰，為網路通信構築了另外一套系統從天而降，這不是形容，真的是從天而降。

人類發明和使用網際網路，使得信息傳播產生了巨大的改變。這自然遭遇極權專制者如中共的強力阻擋，他們在自己的國土上建立｢網路長城｣。馬斯克2015年提出的｢星鏈｣計畫，毫不諱言就是為結束當今世界存在的網路封鎖，並且估計到｢星鏈｣會在中共國遭遇比｢網路長城｣更為強力的阻擋。

當然，這是一場正義與邪惡的戰爭，可以預期打破封鎖的正義一方必將戰勝邪惡的各種阻擾。

｢比恆星還亮｣的衛星

雖然這項計畫有助於全球的網路技術升級，但世界各地的天文學家卻對這些｢比恆星還亮｣的衛星相當惱火，這些衛星的亮度不僅干擾天文學家觀測太空，發出的電波也會幹擾天文台的光學望遠鏡，歐洲南天天文台（ESO）就曾指出，這些巨型衛星會嚴重干擾建在智利的大型綜合巡天望遠鏡約3至5成的效能。

對此馬斯克指出，這些衛星的亮度是因為太陽能板反射太陽光所造成，已指示工程師重新調整這些衛星的太陽能板的角度，以改善衛星造成的光害。

關於Starlink的一些討論

此部份轉載自 知乎用戶https://www.zhihu.com/question/267253503/answer/696219224

｢偏遠地區｣定義

這是個幾何題，信號走Starlink的衛星會多出一段上下行延遲，額外路程就按340km軌道高度的兩倍算，走地面光纜的速度大概是真空光通訊的2/3，也就是說即使是平原直線，信號源1400km之外理論上都是Starlink佔優勢。在北京上杭州，深圳，香港的網站都算是訪問偏遠地區，Starlink比起地面網路延遲更短更佔優勢。其次，地面光纜在複雜地形上的布線成本是極其昂貴的，並不是什麼地方都又平整人口又多。被複雜地形隔開的兩個人口密集區，要快速數據通信怎麼辦？跨越青藏高原和喜馬拉雅山幾百公里無人區上建設起來的的成都-拉薩-日喀則-乃維拉-勒克瑙-新德里中印光纜，現在是將來也註定是建設維護成本極其昂貴的。在此之前要從斯里蘭卡-新加坡-香港的海底光纜中轉，繞的圈子和帶寬限制更不用說了。但是Starlink成型以後，新德里和成都的直接通訊一點額外成本都沒有。

Starlink運營模式

Starlink是沖著網際網路骨幹網去的。和很多人的印象不同，骨幹網不需要太大流量也不需要非常大的轉發需求。網際網路大部分的流量是本地服務，特別是個人服務，大多通過接入點和光纖連接到附近的數據中心就可以完成，只有極少數的數據需要真的發送到遠方。事實上谷歌拉一條最先進的海底光纜橫跨太平洋，兩點帶寬不過144Tbps。而Starlink超過一萬兩千顆衛星每顆不小於1Tbps的帶寬（更新，現在這一批的數據確認是60顆1T，但同時星座數量上升到4.2萬，數量級上滿足需求問題依舊不很大），滿足這點需求是小意思。以後Starlink的主要應用之一是城市的大型地面站，通過已有的網路接入和城際光纖，將本地數據中心過濾後的遠距離訪問請求上星傳到另一片地區的大型地面站。初期會是低延遲要求的高價數據為主，日後能替代多少看發展狀況。如果將來衛星相對地面布線足夠便宜，會看到地面運營商逐漸縮減在地形/人口不適合的地區的布線，將流量轉到天基上。暫時來說，Starlink的運營是以地面站為基礎的，從上面說的通過城際光纖為一片地區提供國際網路出口的大型地面站，到通過移動基站為一個城鎮或者一座海島提供網路的中型地面站，再到通過wifi為一架飛機，一條郵輪或者一輛客車提供高速網路的便攜小型地面站，這些會是Starlink網路運營的主流。而個人服務以前就不是光纖骨幹網考量的重點，以後也不太會是Starlink的重點。單人終端直接上星和以前的光纖接入專線一樣，只是給少數人的高價值附加服務，不會和普通的寬頻接入服務競爭。凡是張口閉口個人用戶，拿著個人流量帶寬乘以用戶數算Starlink性能要求，或是和5G這種終端接入技術比的，有一個算一個，基本上是不懂。

Starlink的成本要求同樣可以有個簡單計算。16年的FASTER海底光纜，長1.1萬公里，帶寬60T，耗資3億美元，預期壽命25年，只有4個出入口。現在全球海底光纜總長90萬公里，可以估計建設成本大概300億美元/25年的數量級，而出入口的數量大概三位數，最多也就四位數。Starlink只要能在批量生產衛星之後把組網成本降到60億美元/5年（衛星壽命5年）左右，那麼即使完全不考量個人接入，地面只支持四位數的大型地面站達到幾十T的速率，也已經可以開始和海底光纜競爭。目前這批實驗星的成本已經低於發射成本，按1.3億美元60顆包發射計算，60億美元夠打2800顆，離完成組網的一萬兩千顆數量還有距離但是已經很接近了。比較樂觀的，spaceX估計組網耗資100億美元。在這個基礎上，五位數衛星的用戶容量肯定不可能只有四位數起碼七位數起，除掉上述的大型地面站，順帶提供的城鎮小型站和軍用野外聯網都是白來錢的，對組網成本的要求還可以更低一些。
SpaceX 18年初最初兩顆試驗衛星的測試結果出來了，設計下行1440Mbps，實際上在飛行的C-12運輸機上測到了610Mbps，這是前所未有的速度，超越新一代銥星對地服務兩個數量級。

星鏈計畫 銥星計畫 谷歌｢氣球計畫｣

此部份轉載自 方山小築 https://www.zhihu.com/question/267253503/answer/322780865

故事要從1984年誕生的一部手機說起，DynaTAC 8000X，摩托羅拉生產的第一款手機，也是世界上最早的手機。這樣一部重達1kg的｢板磚｣，耗費了摩托羅拉公司1億美金的研發經費和10年的漫長時光。就是這樣一部充電10小時通話30分鐘的手機，當時的售價高達3995美金。1985年的夏天，摩托羅拉的工程師Bary Bertiger帶著妻子到加勒比的一個小島上度假，由於沒有電話，作為地產商的妻子錯失了很多商業機會，於是說到如果不論身處地球的任何一個角落都能打電話多好。於是老婆的一句抱怨變成了Bary Bertiger的靈感，他開始策划起了一個能支持全球移動通信的龐大計畫。1987年，摩托羅拉公司正式發布銥星計畫。

銥衛星（Iridium）是由圍繞地球一共66個運作中的通信衛星組成。這個系統原先規劃77個通信衛星，所以用原子序為77的銥來命名。隨著進一步的論證，雖然最後削減至66個衛星，但是因為原子序66的鏑在希臘文的意思是｢難以獲取｣，缺乏正面含義，因此保留原來銥衛星的名稱。銥衛星允許人們使用手持型電子儀器做全球性的語音及數據通訊。

銥星系統從1990年代開始構思，於1998年11月1日開始服務。但由於當時市場上並沒有足夠的需求，因此於1999年進行破產重組。銥星——這樣一個當時通信業理想主義的巔峰之作，沒有跟上時代的步伐，無法和同時興起的低成本、高普及率的地面移動通信系統爭奪市場佔有率，其可征服的市場被擠壓得過於狹小，再者銥星是完全為語音通信設計的，沒有預見到網際網路的爆炸式發展。經歷了諸多波折，2001年3月銥星恢復了業務，並於2001年6月開始提供速度為 2.4kbps 的網際網路連接服務。

銥星公司目前正在開發第二代銥星系統，預計在 2017 年至 2018 年之間發射。第二代銥星系統被命名為 Iridium Next，同樣由 66 顆衛星組成，此外還有 6 顆規定冗餘衛星，以及 9 座地面冗餘。銥星二代保持了與第一代同樣的星座構型，主要是做了能力升級與一些新業務的拓展。Iridium Next 的前70顆衛星計畫由 SpaceX 在 2015 年至 2017 年之間，通過 7 次 Falcon 9 火箭發射，發射合同總價值 4.92 億美元。最後兩顆衛星將分別單獨發射。目前，SpaceX已完成3次發射，將30顆衛星送入預定軌道。並且銥星公司最近宣布，第四批10顆｢第二代銥星｣通信衛星將於世界協調時2017年12月23日01時26分從美國范登堡空軍基地發射。短短一年時間，星座構建任務將完成大半，這樣的效率不得不讓人對第二代銥星系統的未來浮想聯翩。作為第一個全球覆蓋的衛星移動通信網路，銥星開一代風氣之先，既是一個偉大的設想，也是一個偉大的創舉，有人曾說銥星是通訊行業的解放，隨著網際網路浪潮滾滾向前，或許在不遠的將來全球衛星網際網路計畫將帶來網際網路的解放。

截至2017年6月，全球網際網路普及率為51.7%，意味著全球仍有一半的人口未實現網際網路連接。這個龐大的數字對於任何一家追求未來發展潛力的公司來說都是極具誘惑力的。Facebook、Oneweb、Google和SpaceX等科技巨頭已經有了各自的行動計畫和試點項目。Facebook從2013年開始就在推行https://Internet.org項目，以期加強偏遠地區的網路覆蓋，實現全球三分之二的無線覆蓋率，並在2014年收購英國航空公司Ascenta，為無人機製造以及鐳射通信做足準備工作。Facebook希望能在天空部署10000架Aquila太陽能鐳射通信無人機，環繞整個地球飛行，將網路熱點覆蓋到每一個地區。

幾種不同網路載體對比OneWeb計畫建造900顆衛星，其中有720顆衛星將被發射到1200km軌道以提供全球網際網路連接。OneWeb將720顆衛星布置在18個軌道面上，每個軌道面上每隔9度部署一顆衛星。

OneWeb衛星外觀與基本參數OneWeb衛星屬於微衛星，只有150kg重，大小也和一台小型的冰箱相差無幾。總共將生產900顆，除了部署的720顆，還有備用星。每顆衛星設計了16個Ku用戶波束，從而實現了對全球的無縫覆蓋，使得不論何時身處何處，都能接收到OneWeb衛星提供的無線信號。

谷歌｢氣球計畫｣。谷歌選擇在高空部署熱氣球對地面進行網路覆蓋。在距離地面20公里的平流層，谷歌氣球隨氣流運動，採用太陽能面板進行供電，比我們日常乘坐的飛機飛得還要高。谷歌氣球下部懸掛有射頻信號收發裝置，通過這一裝置向周圍的氣球和地面接收基站發送信號，再通過地面基站為人們提供無線網路連接。除了有殖民火星的遠大夢想以外，Elon Musk的SpaceX還有一個似乎更加實際的目標，到2019年開始運營寬頻衛星網際網路。SpaceX負責衛星政府事務的副總裁Patricia Cooper在出席美國參議院商業、科學與技術委員會聽證時表示，公司將利用自己的獵鷹9號可回收火箭，在2019年到2024年的6年時間內分別將4425顆衛星送到軌道平面，為全球客戶提供高速寬頻網際網路服務。

2016年11月15日SpaceX向美國聯邦通訊委員會（FCC）提交了一份申請，計畫發射共計4425顆通信衛星，並且準備在華盛頓州雷蒙德對衛星通信系統展開地面測試。

starlink詳細計畫根據SpaceX提交給FCC的這份申請，SpaceX的衛星網路將被定名為The SpaceX non-geostationary orbit (｢NGSO｣) satellite system (the｢SpaceX System｣)。根據最新的消息，美國專利商標局的申請文件披露了SpaceX正式遞交了衛星通訊網路的商標申請｢Starlink｣。

目前圍繞地球運行的現役衛星共有1400餘顆，估計還有2600多顆衛星已經不再工作，只是漂浮在太空之中，加上這部分已經退役的衛星，人類已發射的衛星總數約為4000多顆。也就是說，SpaceX計畫發射的通信衛星數量將超過人類已發射衛星總數。SpaceX的衛星發射計畫分為兩步，首先向1150km軌道高度發射1600顆衛星，然後再發射2825顆衛星並將它們分別安置在1110km、1130km、1275km和1325km這四個軌道高度上。第一步發射的1600顆衛星軌道傾角為53°，分布於32個軌道，每個軌道部署50顆衛星。第二部發射的2825顆衛星，其中1600顆的軌道高度為1110km，軌道傾角53.8°，分布於32個軌道，每個軌道部署50顆衛星；其中400顆的軌道高度為1130km，軌道傾角74°，分布於8個軌道，每個軌道部署50顆衛星；其中375顆的軌道高度為1275km，軌道傾角81°，分布於5個軌道，每個軌道部署75顆衛星；其中450顆的軌道高度為1325km，軌道傾角70°，分布於6個軌道，每個軌道部署75顆衛星。

按照1150km的軌道高度計算，每一顆衛星大約可覆蓋半徑為1060km的區域，覆蓋面積大約為350萬平方公里。

SpaceX計畫發射的通信衛星重量約為386公斤，規格為4m×1.8m×1.2m，相當於一輛迷你Cooper汽車。每顆衛星有兩塊太陽能電池陣，每塊的面積為

SpaceX的衛星系統將主要被用於為全球個人用戶、商業用戶、機構用戶、政府和專業用戶提供各種寬頻和通訊服務。SpaceX初期部署800顆衛星上天后，SpaceX就能提供覆蓋全美和全球的寬頻服務。一旦經過最終部署（Final Deployment）的徹底優化，這個系統就能為全美和全球消費者和商業用戶提供高帶寬（最高每用戶1Gbps）、低延時的寬頻服務。SpaceX衛星系統特點：高速度為全球每一個用戶提供1Gbps的帶寬。據Akamai發布的《網際網路狀態》報告稱，截至2015年底，全球網際網路平均速度為每用戶5.1Mbps，大約比SpaceX設定的目標慢200倍，現在大多數網速較高的網際網路服務的網速都是通過光纜和光纖連接實現的。高容量SpaceX衛星系統中的每一顆衛星能夠為用戶們提供的下行容量總和在17Gbps到23Gbps之間，具體數值取決於用戶終端配置。以平均值20Gbps來計算，首期部署（Initial Deployment）的1600顆衛星將能夠提供32Tbps的總容量。整個系統的部署時間長達數年，SpaceX將在部署過程中定期改善和升級衛星，有可能進一步提升單顆衛星和整個衛星系統的總容量。高適應性整個系統可利用相控陣技術來動態控制資源池，專註於需要容量的用戶。衛星之間以鐳射互連，這樣便於在軌道層面靈活規劃數據流。而且，衛星集群可以保證頻譜能夠被不同衛星更高效地再利用，從而增強整個系統的靈活性、容量和牢固性。寬頻服務系統可以提供最高容量達每用戶1Gbps的寬頻服務。由於系統使用的是低軌道衛星，因此可以將延時控制在25ms到35ms之間。全球覆蓋首批800顆衛星部署完成後，系統就能為美國和全球提供寬頻連網服務；整個系統全部部署完成後，系統就可以進一步增加容量並覆蓋赤道和兩極，達到真正的全球覆蓋。在申請文件附帶的技術信息中，SpaceX公司表示，將利用800顆衛星開始商業寬頻服務，在全球的覆蓋範圍是北緯15度到60度，南緯15度到60度。阿拉斯加的一些地區將被去除在外，因為那裡需要FCC臨時授權。最終，該網路的衛星數量將增長到4425顆，傳輸頻段在Ku和Ka之間。

低成本SpaceX在設計這個系統時考量了成本效率和可靠性。從設計和製造位於太空和地面的各種設備，到利用SpaceX的發射服務來發射衛星和部署整個系統，到部署用戶終端以及最終用戶的收費標準，SpaceX都考量到了成本的因素和服務的可靠性。易用性SpaceX採用的相控陣用戶天線設計對用戶所用終端的要求很低，這些終端很容易安裝在牆面或屋頂，操作也很簡單。這些衛星可以運行5到7年的時間，然後會在退役後的一年內迅速衰竭。根據NASA的DAS軟體，SpaceX的衛星系統進行了離軌分析。

SpaceX的衛星系統分別針對53°、53.8°、70°、74°和81°五種軌道的衛星進行了離軌鈍化分析，分析結果顯示SpaceX的衛星系統的衛星均可在退役後一年左右的時間再入鈍化。

早在2015年時，SpaceX就開始了相關的測試項目。SpaceX的衛星系統將是一個龐大的系統工程，除了製造發射衛星，地面上還需要同步建設控制設施、網關地面站以及終端用戶地面站，建設初期美國本土就需要200個站，後面的數字應該更加驚人。此外SpaceX還在申請V波段，如果獲得批准將在更近地的距離（1070公里）再部署7500顆衛星作為補充，以提高整個網路的帶寬並降低時延。