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资源争夺日趋激烈多国积极布局近地轨道开发2019iyiou

时间:2019-05-14 18:59:04 来源:互联网 阅读:0次

【编者按】随着国际航天事业发展的迅速落地,国际航天强国开始着重在近地卫星互联的战略部署。由此提出了“天体一体化”通信络建设,从各国的发展现状与行业趋势来看,下文将从资源争夺、优势特点、技术驱动和商业力量等方面进行分析。对比国内外近地卫星领域发展形势,对中国的发展现状和研究的价值意义进行总结。

本文转自全球技术地图,作者宫学源;经亿欧转载,供行业人士参考。

近年来,美国、加拿大等相继部署近地卫星互联战略,旨在推动空天地一体化通信络建设。以SpaceX、OneWeb为代表的新兴卫星企业纷纷发布低轨卫星发射计划,积极获取近地轨道、频谱资源,加速推进全球布局。随着多国政策的驱动和相关技术的进步,近地卫星互联发展已进入重大战略机遇期。但我国相关产业发展面临关键技术落后、统筹规划不完善、监管措施滞后等问题,如不能及时解决,将对我通信产业发展、国家安全等领域带来严峻威胁。

资源争夺日趋激烈多国积极布局,近地轨道开发受到重视

以美国和加拿大为代表的科技强国,意识到近地轨道和频谱资源的高价值性和稀缺性,着手布局近地卫星互联发展。2018年2月,美国副总统迈克﹒彭斯在访问佛罗里达肯尼迪航天中心时表示,“美国2019财年预算将支持私营航天企业增加在近地轨道上的活动,美国政府将作为私营企业的合作伙伴或消费者,而非竞争者。”2018年4月,迈克﹒彭斯在会见NASA高层领导时表示,美国政府将改革过时和琐碎的法规,以鼓励开创性的太空公司在近地轨道上开展业务。加拿大政府在2018年财政预算中为战略创新基金提供1亿美元,以支持近地轨道(LEO)卫星项目。此外,Telesat还将获得安大略省2000万美元的投资,力争成为首批面世的LEO互联服务提供商。

技术创新驱动,天基互联络即将实现

是卫星批量制造成本降低,一箭多星技术进一步降低发射成本,导致近地卫星大规模发射成为可能;二是材料与工艺创新使卫星进一步小型化,集成度更高、功能更强大,同时进一步降低卫星制造成本;三是智能卫星技术的进步,使得卫星控制、通讯管理、星地互动、多星联动更为简便,极大提高了卫星资源的使用效率;四是毫米波通讯技术发展使得星际通讯能力更加强大,不仅实现了吉比特/秒(Gbps)级别的带宽,对云雾雨穿透力也显著增强,卫星与用户直连可进行高质量通讯;五是智能等民用设备广泛普及,计算能力不断提升,呈现小型化、低能耗、智能化等趋势,使用户与卫星络的连接逐步扫除了普及与应用障碍。

商业力量主导,轨道频谱资源争夺激烈

面对有限的轨道、频谱资源,Oneweb、SpaceX等行业巨头以及谷歌、Facebook等互联企业纷纷加强卫星互联布局,争夺近地轨道、频谱资源,抢占未来发展先机。截至2018年初,向美国FCC提出许可申请的低轨卫星互联企业就有波音、OneWeb、SpaceX、ViaSat、Telesat、Audacy、KarouselLLC、SpaceNorway、TheiaHoldings和LeoSat,其中Oneweb、SpaceX等先后拿到许可。部分已公布的低轨道卫星发射计划见下表:

部分已公布的低轨道卫星发射计划

近地卫星互联优势显著当前,世界科技巨头纷纷布局近地卫星互联,均为争夺空天领域络主导权,旨在利用近地卫星互联的优势获取发展先机。

覆盖区域极广,为海洋及偏远地区发展带来可能

以SpaceX“星链”为例,其计划在距地面公里的LEO轨道上部署4425颗卫星,传输波段介于Ku与Ka;然后将在距地面公里的极低地球轨道(VLEO)上部署7518颗卫星,以V波段传输数据。首批800颗卫星部署完成后,该系统可为美国和全球提供宽带连服务;全部卫星部署完成后,系统就可进一步增加容量并覆盖赤道和两极,达到真正的全球覆盖。

2018年3月,美国联邦通信委员会(FCC)批准了SpaceX公司利用低轨卫星星座在美国开展络服务的计划。FCC主席帕伊曾敦促其他委员支持SpaceX公司的申请,声称这有助于让美国乡村和欠发达地区也能用上互联。“星链”计划部署完成后,将能够以极低成本在海洋、极地与偏远欠发达地区实现络覆盖,消除发达地区和欠发达地区的数字鸿沟,为上述地区的发展提供新动能。

数据传输极快,或可替代海底电缆作为基础设施

相比于地球同步轨道(GEO)通信卫星200多毫秒的数据延迟,LEO轨道上的通信卫星仅有数十毫秒的数据延迟,大大提升了近地卫星互联的服务体验。此外,卫星互联还能跟上更高速、更高容量的5G建设步伐。根据“星链”计划,SpaceX将为全球4000万用户提供每人1吉比特/秒的带宽。低轨卫星星座与NB-IoT(窄带蜂窝物联)技术的结合,具有低延时、高可靠性和低功耗大连接等特性,还可与地面络形成有效互补。

目前,海底光缆作为当代国际通信的重要通道,承担了90%的国际通信业务。但海底光缆非常脆弱,容易遭到地震、海啸、船只甚至鱼类的破坏,进而导致区域性互联和长途服务的中断。近地卫星互联可不受海底光缆的制约,为全球用户提供高速全覆盖的宽带服务。未来,近地卫星互联或可取代部分海底光缆,成为全球关键通信基础设施。

单星成本极低,或将颠覆卫星制造与发射业务

现有卫星均为小批量定制,一种型号的卫星只生产1个至几十个,研发成本分摊大,单星成本居高不下。而“星链”计划将制造4425颗低轨道卫星,直接将生产批量提高了2个数量级,而卫星价格将从数亿美元下跌至数百万美元,同样降低2个数量级。SpaceX通过火箭回收等一系列颠覆性创新,大大降低了火箭的发射成本和发射服务频率。随着猎鹰9号block5投入使用,SpaceX将实现单个火箭10次复用。这不但大大降低了发射成本,也大大提高了SpaceX的实际发射能力。“星链”卫星星座将填补SpaceX发射载荷不足的问题,降低每颗卫星的平均发射成本。

颠覆传统,带来重大挑战军事价值巨大,或将颠覆军事作战形式

近地卫星星座具有通量高、覆盖范围广、数据传输速率高和延迟短等诸多优势,在军事领域应用价值巨大:一是可支持远程无人机高效工作,近地卫星星座可为高空无人机提供全球数据链支持,使“全球鹰”等远程无人机的应用数量和工作效率得到显著提升;二是可提供全球实时监控服务,近地卫星星座可实现对同一地点的长时间跟踪拍摄,大幅消除“战争迷雾”,弹道导弹基地、航母舰队的行踪将无处遁形。

通信监管困难,给信息安全带来极大挑战

“星链”、OneWeb等近地卫星星座一旦部署完成,将可在全球范围内提供高速络服务。届时,中国境内所有区域均可接入SpaceX、OneWeb等公司的络。但SpaceX、OneWeb等公司不受中国法律约束,其提供的通信服务将难以得到有效监管,或成为犯罪分子与外界通信的“乐土”。随着信号接收端设备进一步小型化、低成本化,上述公司的卫星络服务将快速在国内渗透,非法通信将难以有效遏制。

资源逐渐稀缺,给产业发展带来障碍

在卫星通信领域,由于相近频率上的信号干扰,原则上不同卫星不允许共用频谱。频谱资源和轨道资源的重要性、稀缺性正日益凸显。根据联合国《外层空间条约》规定,哪个国家优先向国际电信联盟申报卫星频率和轨道资源,就可以获得优先使用权。在经历过军事备战后,美国和俄罗斯几乎占据了全世界80%的优质频段。SpaceX、OneWeb等公司通过发射海量通信卫星,可抢占大量近地、极低轨道资源和优质的Ku/Ka/V频谱资源,进而形成资源优势并建立行业壁垒,对近地通信卫星星座形成制约。

从中可以得到的启示全球展开近地卫星互联竞赛时,中国的近地卫星领域也迎来了快速发展期,但与发达国家相比,我国近地卫星互联发展还存在一定差距:一是轨道、频率资源申请落后,亟待统筹规划;二是卫星互联发展基础薄弱,关键核心技术亟需突破; 三是产业生态不成熟,融合发展机制有待完善。面对这些差距,我应积极布局,加紧追赶。

制定统筹发展路线,积极获取轨道资源

制定低轨卫星通信发展路线,规划空间与地面络基础设施建设方案。加强轨道、频谱资源超前规划,支持企业通过各种方式获取全球轨道、频谱资源,健全轨道、频谱资源全周期管理机制。

攻关关键核心技术,引导产业协同发展

致力于低轨卫星互联关键核心技术的攻关,完善卫星研制、卫星发射、终端设备和信息服务领域的相关技术标准体系。重点关注低成本卫星发射技术、一箭多星技术、星间链路技术和关键通信技术等。引导卫星制造、卫星发射、卫星运营、终端设备开发和地面系统建设等产业协同发展。

把握一带一路机遇,推进基础设施建设

针对一带一路沿线国家电信基础设施薄弱的现状,推动宽带卫星络服务“走出去”,作为“国家名片”打开一带一路市场。低轨卫星作为空中基础设施,可跳出具体国家的政策限制,规避地面基础设施建设投资大、建设周期长的风险。

服务扶贫政策,推动偏远地区发展

在边远贫困地区,采用低轨卫星络服务能够节省大量的基站和光纤建设经费,性价比极高。通过构建天地信息一体化的络,使“天”与地面络有机结合起来,可以有效地服务边远贫困地区,有利于扶贫政策的实施。

超前开展卫星互联服务监管措施的研究

在加速发展近地卫星络服务的同时,我应超前考虑卫星络服务引发的新兴问题,提前规划监管手段,制定监管措施,切实保障我国络安全与信息安全。

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