星鏈計劃
關注創建者：匿名 創建時間：2022-03-07
星鏈計劃的實例教程
今天都在說星鏈Starlink這個事。前幾日和朋友探討過，其實可能對于車輛和手機來說都是一種變革的可能性。
從防御性來看，下一代面向消費者的高端手機，將可能具備衛星通訊的功能——通過支持衛星通訊的公司（不屬于常規功能，僅限緊急用途，用戶可用有限的衛星通訊功能，進行報警求助）。從2022年到2025 年，全球衛星產業收入會持續增長，隨著世界局面和我們之前想象的不一樣，市場潛在用戶是很大的，目標群體包括 40億+人次的航空員工和旅客、3000 萬人次的航海員工和旅客、約占偏遠地區 30 億人口5%（2億人）的富裕階層、3 億人次左右戶外旅行探險者等。
▲圖1. 星鏈Starkink是多用途，屬于另外一種多屬性的基礎設施
從用途來看，在這次危機事件中，Elon Musk也是站了隊了，我們從下圖可以看到通過Space X的支撐，其實很難和Military的用途做分割。
▲表1. Starlink的多用途
從技術架構來看，Elon Musk的星鏈計劃用11000多顆互聯網衛星，分布在距離地面為336-1325公里的近地軌道范圍內。衛星飛掠過每個用戶所在的地區速度會很快，連接時間極短，數據鏈會迅速切換到下一個衛星上。星鏈會使用新的網絡通訊協議專門應用在其互聯網星座上，這是一種去中心化的連接網絡，用戶包括衛星都具備服務器或者客戶機的功能，數據在這些服務器上通過新的協議自動流通，達到最佳的訪問延遲跟傳送速度。
▲圖2. 星鏈小型化的可能性會拓寬它的可用性
硬件級別的終端對終端加密傳輸設計，這使得除了斷絕物理上的網絡連接，保證了通信的各種可能性。網絡拓撲為終端-低星-激光-高星-激光-低星-終端，數據包無需拆開分析跟再次打包，端對端直接硬件加密連接。
展開 2021年8月20日，SpaceX的星鏈計劃又進行了修改，打算用完全可重復使用的星際飛船火箭快速部署第二代星鏈星座。SpaceX已經向美國聯邦通信委員會（FCC）提交了一份有關其“第二代星鏈星座”的修訂申請，提出了使用星際飛船火箭發射約3萬顆新衛星的計劃。
目前，該公司的星鏈服務分布在全球14個國家，已擁有超過10萬名測試用戶。其第一代系統于2019年11月開始發射，第二代系統計劃總共發射近3萬顆衛星。
SpaceX表示，第二代星鏈衛星更重，它們將比最初設計的更大些，性能也更強。第二代系統的衛星每顆重約850-1250公斤，最大帶寬將是現有衛星的三倍，提供大約15-20千瓦的太陽能。這將使這些衛星能夠為SpaceX的網絡提供“支持擴展能力”，并“在未來容納更多的有效載荷”。
第二代星鏈網絡的“首選配置”將包括29988顆在軌衛星，部署在9個不同高度，從340公里到614公里不等。此前，SpaceX曾表示其星鏈網絡將擁有3萬顆衛星，分布在8個高度，從328公里到614公里不等。修訂文件稱：“SpaceX將瞄準多個傾角，更均勻地按緯度分布能力，以確保更好、更一致的全球覆蓋。”
當星鏈衛星發生故障時，SpaceX會通過重新進入地球大氣層來處置衛星，使其燒毀并解體。SpaceX強調，如果星鏈衛星失控，軌道上衛星的低高度意味著其在重返大氣層之前，只會在軌道上運行“不到四年”。
SpaceX之前曾提到，星際飛船將為部署其星鏈網絡帶來的額外能力，但最新文件概述了它計劃使用這種巨大飛行器作為二代系統衛星的主要運載工具。SpaceX總裁格溫·肖特威爾在2019年表示，其獵鷹9號火箭每次可以發射60顆星鏈衛星，但星際飛船將能夠“一次發射400顆衛星”。
展開 埃隆馬斯克的星鏈計劃，更是大大刺激了人們對衛星通信的關注。
這次翼龍-2H刷屏網絡，大家表面上看到的是無人機大放光彩，實際上背后真正發揮作用的，是衛星。
我們再來看看這次任務的具體執行情況：
7月21日下午14:22，翼龍-2H應急救災型從安順機場起飛，歷時4.5個小時抵達鞏義市，18時21分進入米河鎮通信中斷區，為50平方公里范圍提供長時穩定連續信號覆蓋。
截止20時，空中基站累計接通用戶2572個，產生流量1089.89M，單次最大接入用戶648個。
此次任務，無人機在任務區內作業時間共計8小時8分。無人機除了搭載通信設備，為受災人員提供移動網絡信號之外，還應用CCD航測相機、EO光電設備和SAR合成孔徑雷達，對受災區域進行拍照和監測，實時將有關信息回傳至指揮中心，有效支持了災區的應急救援行動。
7月22日6時15分，翼龍-2H應急救災型無人機返場降落，飛行近16小時。
從上面的文字，我們可以看出幾點細節。
首先，作業時間問題。
因為機場距離較遠，無人機飛行在途時間較長（單程4小時以上），所以，在災區的實際作業時間，并不是太久（大約8個小時，其中5小時用于覆蓋信號）。
相信隨著這次翼龍-2H的成功實踐，應急管理部會在全國各個片區部署多個無人機基地，實現就近支援。
其次，載荷量問題。
翼龍2無人機最大起飛重量4200公斤，外掛載荷超過500公斤。按理來說，這個載荷量不算低。
但是，我們要知道，無人機需要執行多項任務（航拍等），掛載多種吊艙，所以，留給通信設備和配套電源的空間和重量配額有限，這限制了無人機通信保障服務的能力。
展開 埃隆馬斯克的星鏈計劃，更是大大刺激了人們對衛星通信的關注。
這次翼龍-2H刷屏網絡，大家表面上看到的是無人機大放光彩，實際上背后真正發揮作用的，是衛星。
我們再來看看這次任務的具體執行情況：
7月21日下午14:22，翼龍-2H應急救災型從安順機場起飛，歷時4.5個小時抵達鞏義市，18時21分進入米河鎮通信中斷區，為50平方公里范圍提供長時穩定連續信號覆蓋。
截止20時，空中基站累計接通用戶2572個，產生流量1089.89M，單次最大接入用戶648個。
此次任務，無人機在任務區內作業時間共計8小時8分。無人機除了搭載通信設備，為受災人員提供移動網絡信號之外，還應用CCD航測相機、EO光電設備和SAR合成孔徑雷達，對受災區域進行拍照和監測，實時將有關信息回傳至指揮中心，有效支持了災區的應急救援行動。
7月22日6時15分，翼龍-2H應急救災型無人機返場降落，飛行近16小時。
從上面的文字，我們可以看出幾點細節。
首先，作業時間問題。
因為機場距離較遠，無人機飛行在途時間較長（單程4小時以上），所以，在災區的實際作業時間，并不是太久（大約8個小時，其中5小時用于覆蓋信號）。
相信隨著這次翼龍-2H的成功實踐，應急管理部會在全國各個片區部署多個無人機基地，實現就近支援。
其次，載荷量問題。
翼龍2無人機最大起飛重量4200公斤，外掛載荷超過500公斤。按理來說，這個載荷量不算低。
但是，我們要知道，無人機需要執行多項任務（航拍等），掛載多種吊艙，所以，留給通信設備和配套電源的空間和重量配額有限，這限制了無人機通信保障服務的能力。
展開 目前國內國有和民營的衛星星座計劃整體呈現多點開花、分兵而戰的格局，與Starlink的全產業鏈資源整合存在差距。
2018年航天科技集團宣布全球低軌衛星星座通信系統“鴻雁星座”計劃，分三期建設共計300余顆衛星，目前僅于2018年底成功發射首顆“鴻雁星座”。民營低軌通信衛星初創公司銀河航天規劃組建的“銀河Galaxy”低軌寬帶衛星星座，由上千顆自主研發的5G衛星組成近地軌道組成網絡星座，2020年1月首發星成功發射。
對比來看，Starlink計劃不僅規劃布局的12000顆衛星數量，其推進步伐也是大幅領先全球競爭對手，2020年3月，SpaceX再次為Starlink發射了60顆衛星（第六批次），星鏈計劃在軌衛星共計達360顆。
考慮到我國低軌衛星、運載火箭及其相關科學技術的一定差距，此次行業大發展中，擁有解決核心問題潛力的相關高校、企業以及研究院等將擔當主力，深度參與并直面挑戰。
在制造業整合和成本控制方面，我國空天通信產業相比Starlink等對手存在一定差距。國內對商業航天以及小衛星組網等技術的探索相對較晚，因此在星間鏈路激光通信、星群通信協議、Ku/Ka特別是Q/V波段（頻譜資源和帶寬更具前景）的射頻器件、低成本相控陣天線、星載運算芯片、5G融合的空中接口傳輸技術、“大時延帶寬積”條件下的端到端傳輸控制和擁塞管理、衛星網絡邊緣計算技術等軟硬件技術方面，亟待提升和實踐。
對于特別有挑戰的重大科技專項，我國推進策略傳統上有整合現有優質資源，直接成立一家新的央企集團來承接一個歷史任務的案例。目前以中航工業、中國商飛兩家整機平臺企業和中國航發一家發動機企業為主體的國內航空裝備制造格局已然成型。
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這次翼龍-2H刷屏網絡，大家表面上看到的是無人機大放光彩，實際上背后真正發揮作用的，是衛星。
對比來看，Starlink計劃不僅規劃布局的12000顆衛星數量，其推進步伐也是大幅領先全球競爭對手，2020年3月，SpaceX再次為Starlink發射了60顆衛星（第六批次），星鏈計劃在軌衛星共計達360顆。
考慮到我國低軌衛星、運載火箭及其相關科學技術的一定差距，此次行業大發展中，擁有解決核心問題潛力的相關高校、企業以及研究院等將擔當主力，深度參與并直面挑戰。
