巨头们虎视眈眈的“低轨道卫星”究竟有何魔力?

低轨道卫星通讯背后究竟隐藏着什么商业密码?又为何会在今时今日成为科技巨头们争抢的筹码?

亚马逊创始人杰夫贝索斯的天价离婚案最近成功地吸引了圈内圈外人士的关注,和小三插足、股权分割等八卦的吸睛程度相比,亚马逊的太空星座计划Project Kuiper项目,就显得低调神秘了许多。

但对于广大吃瓜群众来说,后者恐怕才是跟我们生活福祉息息相关的大事件。

巨头们虎视眈眈的“低轨道卫星”究竟有何魔力?

从该项目的规划来看,亚马逊将发射3236颗低地球轨道卫星,为生活在北纬56度到南纬56度的人口(占世界总人口的95%),提供低延迟、高速度的宽带网络服务。

亚马逊的加入,加上近两年资本市场和科技巨头频频展开的各种动作,比如马斯克SpaceX去年发射了两颗测试卫星,孙正义投资的OneWeb上个月发射了六颗卫星。其他诸如波音、加拿大运营商Telesat、Facebook、中国银河航天等企业都在“抢着上天”,共同推动了“太空互联网”这一风口的波澜涌动。

低轨道卫星通讯背后究竟隐藏着什么商业密码?又为何会在今时今日成为科技巨头们争抢的筹码? 我们尝试通过一篇文章来共同仰望星空,厘清其中的真相和未来。

“星球大战”缘起

在弄清楚什么是“太空互联网”之前,我们有必要先来回顾一下,低轨卫星星座是如何从商业新秀一步步变成“下水道”项目的。

其实早在上世纪80年代,通讯卫星技术就开始在个人通信领域得到应用。

借由Inmarsat海事卫星组织、国际移动卫星公司等为代表的运营商,普通消费者在海上、无人区等等地面通讯网络难以覆盖的区域,也可以使用卫星电话进行通话。

此时,一些企业家看到了其中隐藏的巨大商业价值,纷纷参与到了卫星公司的建设中去。具有代表性的有比尔盖茨资助的Teledesic,摩托罗拉的铱星计划等等。

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可是很快地,低轨卫星星座项目就纷纷遭遇困境,这波技术热潮开始退烧。问题主要体现在两个矛盾:

1.低轨卫星通讯与地面通讯运营商之间的矛盾。此时,卫星通讯运营商和地面通讯运营商还处在“有你没我”的水火不相容状态,但卫星通讯网络的建设又远远落后于手机终端和2G网络的发展速度,很快被手机网络所超越,导致不少卫星企业和计划走向破产。

2.高昂研发运营成本与普通消费者之间的矛盾。无论系统研发、卫星发射都能等都需要高昂的成本支出,因此卫星运营商们提供的语音通讯服务都极其昂贵,即使现在也只有在海洋巡航等特殊环境中才有价值,很难吸引到更多的付费用户,也并不能普惠无网络覆盖地区的人口。

这样的大环境之下,一大批提出低轨卫星星座的企业和计划陆续扑街。摩托罗拉支持的铱星计划,在耗资50亿美元建设之后,却最终在1999年宣布破产清算。Teledesic在花掉超过90亿美元的投资后于2002年关闭。

此后几十年的故事大家也都非常熟悉了,那就是一场由地面通讯运营商主导的2G→4G的大型数字基建工程。

那么,到底是什么原因,让偃旗息鼓的低轨卫星,迎来了新一轮“起高楼、宴宾客”的欣欣向荣呢?

群雄逐鹿的太空互联网

读懂了局中玩家的心思,或许也就弄懂了低轨卫星星座复苏的原因。

我们不妨来梳理一下,到底有多少科技巨头想要在低轨太空分一杯羹。

亚马逊Project Kuiper太空项目目前还没有得到联邦通信委员会的批准,不仅没有具体的推进时间表,还有可能直接被毙。因此,我们不妨从它的潜在头号劲敌——特斯拉说起。

SpaceX 是特斯拉创始人XXX的太空项目,并从2015年开始就在酝酿低轨卫星计划并推出了大名鼎鼎的Starlink(星链)。2018年2月22号,Starlink的两颗试验卫星Microsat2-A/-B就搭载着猎鹰9号抢先发射。

巨头们虎视眈眈的“低轨道卫星”究竟有何魔力?

谷歌也没有缺席。早在2010年初,谷歌就联合汇丰银行与欧洲有线电视运营商Liberty Global发起了“O3b计划”,旨在通过卫星网络覆盖另外(仍未上网的)30亿人。但项目推进得并不顺利,负责人Greg Wyler于是在离开谷歌后组建了自己的卫星企业OneWeb,并成功吸引了软银的投资。

2019年3月,OneWeb发射了其全球网络计划“星座互联网”的前六颗卫星,未来两年内还将发射650颗相互连接的卫星群。

2016年,Facebook价值2亿美元的两颗互联网卫星在猎鹰九号火箭爆炸中被摧毁,于是它也决定自力更生,在2017年成立了子公司 PointView Tech LLC,投入数百万美元研发实验卫星,据说比Starlink卫星的网络传输数据速度快10倍。

此外,波音和加拿大运营商Telesat也相继透露了建设高速互联网星座的计划。

巨头们虎视眈眈的“低轨道卫星”究竟有何魔力?

当然咯,“太空互联网”这样的项目,中国航天力量自然也有姓名。

目前我国的低轨星座计划已经超过了16个,有大约80家太空技术初创企业投身太空竞争。

2018年12月22日,中国航天科工集团的低轨通信项目“虹云工程”的首颗试验卫星发射升空。一星期后,中国航天科技集团的“鸿雁星座”也将首颗卫星送入了太空。

企业方面,刚刚完成三轮融资的银河航天,也推出了“银河Galaxy”计划,打算通过上千颗自主研发的5G通信卫星建设低轨宽带卫星星座,并将在今年下半年发射自主研发的第一颗低轨道卫星(实验星)。

由此来看,“太空互联网”就是一个顶级科技企业集体炫技的存在,绝对的高风险+高精尖技术综合体。影儿都没见着的亚马逊卫星宽带网络计划,想要追赶上这些技术和经验齐备的前辈们,还是很有挑战性的。

当然,大家可能也发现了其中的诡异之处,既然“太空互联网”早已被历史证明是费时费力又费钱,为什么科技巨头们还要在此时抢着上车?

恐怕需要想一想,今时与往日究竟有何不同?

悄然复苏:日渐成熟的“太空疆域”

可能会有小伙伴发出疑问,你说了这么多,低轨道卫星通信除了“烧钱”,究竟有什么“异能”?

从基本逻辑上来说,低轨道卫星通信并不是什么晦涩艰深的技术,就是利用运行轨道比地球同步轨道低得多的一组卫星,来实现全球通讯覆盖。

但其特殊的地理位置和组网模式,却赋予了其特殊的优势:

首先,和“站得高看得远”的高轨卫星相比,低轨道卫星通讯由于高度较低,因此传输延时更短、路径损耗小,能够为用户终端提供高效、更具性价比的数据分发服务。

其次,与地面通信网络相比,低轨卫星通信可以实现广域覆盖,为偏远地区、飞机、舰艇等地面网络无法到达的地方提供网络服务。

另外,多个卫星组成的星座组网模式,可以增强5G大规模物联网的稳定性,在飞机、轮船、火车、汽车等移动环境中提供不间断服务。

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比高轨道卫星网络更便宜,比地面通讯网络更全面,这是低轨道卫星星座的天然优势。以此为出发点,可以实现许多往常难以想象的服务与应用。

在此基础上,为什么上个世纪巨头们各种努力、千亿资金都没能撬动的产业门槛会在今天,被几家企业一碰就轰然倒地,这种“体质”的变化才是我们最好奇的地方。

这里面其实隐藏着几个关键因素的升级:

1.商业市场的真实潜力。移动互联网和应用软件的发展,将数字终端消费者都培养成了高通量的数据使用者,而高轨卫星自身的通讯容量又很小,无法满足终端的消费需求,自然就让低轨卫星星座抓住了崛起的机会。

而另一方面,地球还有大约30 亿人口处于 unconnected(未被连接的)状态,这些地面基站无法覆盖的地方,都是卫星通讯可以大展拳脚的新大陆。根据亚马逊的估算,一旦自家卫星投入商业服务,可能会带来数十亿美元的收入。

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2.5G产业的繁荣。在5G的影响下,低轨卫星产业与地面通讯产业,正在从以前的“你死我活”走向合作共荣。

5G不断探寻着更快的速率和更高的带宽,对海上、沙漠、雪山等复杂环境的联网需求也越来越高,低轨卫星、海底光缆自然而然地就会被统合进来。此前,卫星行业生产厂家、运营商、高校等还联合成立了SaT5G联盟,以期影响5G标准的制定。这显然是大佬们敢于押注的重要背景。

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3.卫星产业链的成熟。低轨卫星星座在商业上变得可行,一个重要原因是制造、发射、运营等环节,成本正在大大降低。计算机的小型化让设计出更小更便宜的卫星成为可能,一些卫星制造商引入了三维打印等技术和生产线,实现小卫星的批量生产。SpaceX和Blue Origin等商业太空公司的出现,也正在快速降低火箭发射的整体成本。

有专家估算过, 如果让全球每一个角落都联网, 投入低轨道卫星的成本,未来有机会降到基站建设成本的1%。这使得投资卫星公司的风险大大降低,也更容易吸引到资本。

这些在上一波卫星浪潮中掣肘商业化公司的因素,在时间的潜移默化下,从冷酷深海演变成了一片风物合宜的良田,成为5G时代背景下的兵家必争之地,也就不足为奇了。

告别“地心引力”有多难?

低轨通信星座正在从“时代的眼泪”,变成“太空互联网”的代名词。抢占太空“疆域”,也成了科技巨头之间的“迷之默契”。

但反过来想,低轨通信卫星真的足够成熟了吗?当我们剥离掉科学狂人和激进资本的重重光环,似乎又不得不变得保守。

在“低轨道抢位赛”的背后,我们会发现每一个玩家似乎都面临着同样的尴尬:大环境和产业端的欣欣向荣,未必总是真实的需求与同步。

大众对“太空互联网”的期待,就像是一个无死角的高空Wi-Fi,本质上追求的是更好、更快、更流畅的“网上冲浪”体验。换句话说,卫星公司及运营商,核心任务是聚焦于数据服务,比如远程互联网、物联网技术等等。

然而到具体的产业端,我们没有看到这类服务的系统实现成功运营,反而是企业更多地选择将精力放在对轨位和频率资源的争夺上。这一方面确实促成了低轨卫星的繁荣,另一方面也催生出了不少激进而冗余的方案。

举个例子,上世纪最为著名的铱星计划,只打算建造一个有77颗卫星(后缩减为66颗)的星群。而新一代太空宽带网络,所有机构和企业的卫星数量动辄数千上万。

SpaceX 的星链原本的目标是,第一阶段发射4425颗宽带卫星,第二阶段再发射7518颗,总数达到12000颗。但费尽心思也才发射了64 颗,其中还有 19 颗还失踪变成了太空垃圾。

长此以往,各家低轨卫星在太空中不可避免地会与其他卫星产生波束交叉,造成干扰风险。宣传上的数字游戏,正在演变成一场恶意的频谱资源囤积,而非以提供服务为宗旨,甚至可能超出了地球本身所能承载的范畴。

目前的情况来看,科技巨头的野心与产业的真实需求,正在出现明显的断层。

巨头们虎视眈眈的“低轨道卫星”究竟有何魔力?

(令人密恐的低轨道卫星星座群)

另一个关键问题是,卫星公司的大规模出现,进一步加剧了市场的竞争程度,也压低企业自身的体验与营收能力。

低轨卫星通信系统瞄准的目标群体基本都是发展中国家等光纤网络覆盖不到或不足的人群,在其他市场也会跟移动通信运营商这样成熟的商业网络产生正面冲突,这就意味着企业提供的服务必须足够便宜,用户规模足够大,才能维持长期发展。

原本在这一点上,大家都是非常乐观的。比如根据华尔街日报的估算,SpaceX 的星链到 2025 年用户将超过 4000 万,带来的收入可达 300 亿美元。

愿景是美好的,但今天巨头们的明争暗斗更加激烈,玩家多了,局势也变得更加不可控。“铱星计划”就是一个前车之鉴。运行一年之后,“铱星”的用户量也只能达到预估的4%,市场需求的下降和准备不足很快就使公司经营难以为继。

另外,雄心勃勃的踏空卫星网络建设也需要巨额的资金支持,SpaceX据说由于私人市场的高需求,拥有巨大的资金来源。亚马逊虽然家大业大,但能否顺利成功组网、乃至实现商业化运营,仍然是个未知数。

巨头们虎视眈眈的“低轨道卫星”究竟有何魔力?

可以预见的是,未来“太空互联网”必然是通信领域的重头戏。但在目前这个阶段,产品端没能拿出具有大众认知度和说服力的新一代通信解决方案,在商业端又面临着相当漫长且摸着石头过河的重重迷宫。很难彻底说服大众谁能“拼出一个未来”。

作为一名吃瓜群众,更想看到的不是铺天盖地的营销通稿,不是毁天灭地的夸张数字,更不是愈演愈烈的红海竞争。而是明确的产业发展路径,大量解决实际问题的实锤技术,这或许才是太空互联之梦成真的奥义。

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