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英雄联盟之宇宙时代:一箭60星發射升空!馬斯克的“星鏈”計劃靠譜嗎?

2019年05月28日 作者:佚名 來源:新華網 瀏覽數:558

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據報道,北京時間5月24日上午10點30分,馬斯克旗下的SpaceX(美國太空探索技術公司)的獵鷹9號火箭將60顆Starlink衛星發射升空,其雄心勃勃的“星鏈(Starlink)”計劃終于拉開組網序幕。

這項2015年提出的計劃,規模極其巨大,總計要在2025年前發射近12000顆衛星。有自媒體認為,該計劃表明美國將在太空中建立下一代寬帶網絡,繞過5G,直接升級到6G,并據此認為“6G并不遙遠”。

那么這個龐大的“星鏈”計劃,到底靠不靠譜?

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用上萬顆衛星包裹全球,靠譜嗎?

目前,全世界在軌提供服務的衛星也不過1700多顆。之前,馬斯克計劃發射4425顆衛星,這個數量已經很嚇人了,現在又漲到了12000顆。

我們不禁要問:用上萬顆衛星包裹全球,這個“星鏈”計劃靠譜嗎?

目前看來,不太靠譜。且不說發射衛星所需的巨大成本壓力以及在政策上面臨的重重阻力,單在技術方面,“星鏈”計劃就很不過關。

一是速率不夠。根據“星鏈”計劃的官方文件,一顆衛星的典型覆蓋面積是353萬平方公里,相當于9個多德國和220個北京。要知道,全世界比這個面積大的國家也只有6個。

馬斯克“星鏈”計劃衛星的高度和下傾角數據(來源:瞭望智庫)

馬斯克“星鏈”計劃衛星的高度和下傾角數據(來源:網絡)

即使考慮到衛星采用了相控陣技術,真正服務地區比覆蓋面積小些,但其范圍也是驚人的。現在,光北京就建設了2萬座左右的鐵塔,每座鐵塔上還不止一家基站,這么一顆衛星就能為上百個北京這么大的區域提供服務,速率能夠嗎?當然不夠。

二是很難連上。前幾天,網上有個消息傳爆了:有人稱其手機連上了馬斯克的TintinA衛星的Wi-Fi。

有人稱其手機連上了馬斯克的TintinA衛星的Wi-Fi(來源:網絡)

有人稱其手機連上了馬斯克的TintinA衛星的Wi-Fi(來源:網絡)

馬斯克在跟他人的對話中稱“不要告訴別人,密碼是martians”。

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于是,很多人就以為,自己的智能手機以后可以接入衛星Wi-Fi了。

這個想法就有點天真了,因為TintinA衛星與我們用的普通智能手機頻率對不上,兩者不可能直接通信。

無線電波有一個特性,頻率越高,電波的指向性就越強,也就更利于集中能量將信號傳遞到遠方。

馬斯克的互聯網衛星使用的是Ka和Ku波段,在20GHz左右。

馬斯克互聯網衛星使用的是Ka和Ku波段,手機無法接收(圖源網絡)

馬斯克互聯網衛星使用的是Ka和Ku波段,手機無法接收(圖源網絡)

而我們用的智能手機使用的Wi-Fi頻段分別是2.4GHz和5GHz,相對來說全向性就比較強,在路由器周圍任何方向都有較均勻的信號,以方便我們的使用。但Wi-Fi的全向性信號衰減很嚴重,會隨著距離變化呈平方倍衰減,如果加上空中干擾,可能是立方倍衰減。

因此,2.4GHz和5GHz的信號本身就傳不了多遠,更不用指望傳遞給太空中的衛星了。

那么,我們的手機能收到衛星發射的信號嗎?

前面說過,衛星的信號頻率在20GHz左右,我們手機根本就沒有接收這個頻段的接收器,所以不可能收到。也就是說,手機不可能收到TintinA衛星的信號,手機的Wi-Fi信號也不可能發射到衛星。因此,普通手機連接成功衛星Wi-Fi的圖片是騙人的,除非你用的是衛星電話。

“星鏈”如何為地面上的手機提供上網服務?

現行手機的信號不可能發射到衛星,而且與衛星直接通信的設備不能有遮蔽頂,所以要在室外空曠地域裝轉發器,以20GHz左右的頻率與衛星通信,以2.4GHz或5GHz跟手機通信。

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“星鏈”要為地面上的手機提供上網服務,需要有轉發器(圖源網絡)

但是,這個轉發器的對星頻率有問題,它跟我國5G規劃的28GHz頻率完全重合。也就是說,將來我國的大街上會密布28GHz的5G微基站,旁邊如果還有著相同頻率的衛星轉發器,將會嚴重干擾5G微基站的信號。

那么多專家,難道都不懂?

很多網友會有疑問,Google、Facebook、SpaceX有那么多技術專家,難道他們不懂?

照理說,常規的科研項目要經過技術論證,稍有疑點就要進行反復論證,以確保所有技術環節的科學原理都成立,而且有足夠可靠的工程方法。

然而近年來,美國興起了IT創投思維,跟常規的嚴謹科研不同,它的基本套路就是講故事、賣情懷、拉投資,稍微搞出點成果就大肆宣傳,目的是拉來更多投資。

這種報喜不報憂的互聯網套路,掩蓋了實際存在的大量技術障礙,因此這些項目失敗的幾率極大,投資人的錢也會跟著打水漂。

從2014年開始,美國科技人士似乎就為全世界人民的上網問題“操碎了心”,搞的計劃形形色色,有用衛星的、有用無人機的、有用熱氣球的,總之就是往天上搞,核心賣點就是要覆蓋足夠大、用戶足夠多。

舉幾個例子:

*2014年春節期間,一則類似消息同樣引爆了網絡:美國一家名為“媒體發展投資基金”的公司宣布了一個名為“外聯網(Outernet)”的計劃,要發射幾百顆低軌道衛星,為全球4.3億上不了互聯網的人們提供網絡服務。

很多人非常興奮——終于可以高速、廉價、無障礙地上網了。

然而實際上,這項計劃的核心技術是“單向組播”,地面工作站將信息分組整理后上傳到衛星,然后由衛星轉發到所覆蓋的地域這跟衛星廣播電視是一個道理,你可以選擇適合的信息,但不能上傳信息。不能上傳信息就是沒有交互性,QQ和微信不能用,微博也發不了,只能被動地看推送信息。

這是廣播服務而不是互聯網。有意思的是,該公司的宣傳圖片卻向人們傳達了能夠雙向通信的印象,比如下邊這張圖片,人在曠野上通過“外聯網”跟衛星進行聯絡,暗示能叫來救援。實際上,信息并不能上傳。

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*2015年,又有消息稱,Google與SpaceX合作發射700顆通信衛星,構建全球無線互聯網。

700顆聽著不少,關鍵要看服務多少人。按全世界人口1/10的7億用戶來算,平均每顆要服務100萬用戶,按照每顆衛星1Gbps總速率來計算,平均每個用戶只能分得1kbps,甚至遠遠低于撥號上網時代,根本就無法使用。

*Google還推出過利用熱氣球提供Wi-Fi的計劃。

這也并不是什么新把戲,只是抄襲了軍用系留氣球(使用纜繩將其拴在地面絞車上并可控制其在大氣中飄浮高度的氣球)和平流層飛艇的創意——在吊籃上放置通信轉發器,升空后覆蓋作戰地域,起到了通信中繼的作用。

谷歌用熱氣球提供互聯網的項目名稱為“潛鳥計劃”(Project Loon)(圖源網絡)

谷歌用熱氣球提供互聯網的項目名稱為“潛鳥計劃”(Project Loon)(圖源網絡)

*2016年7月份,扎克伯格也跟風搞了個給全世界人民提供互聯網服務的計劃,這回用的是能發射激光的無人機。

 FaceBook公司推出的“天鷹”(Aquila)計劃,通過可以發射激光的無人機完成信號傳輸(圖源網絡)

FaceBook公司推出的“天鷹”(Aquila)計劃,通過可以發射激光的無人機完成信號傳輸(圖源網絡)

其實這種無人機早就有,只是因為主要用于軍事而不被公眾所了解。為此,FaceBook公司還收購了英國一家生產這種無人機的公司。

細究起來,這個無人機方案也存在很多疑點:

一是用無人機提供信號難度簡直太大。無人機向地面提供的信號覆蓋半徑約為100公里,其航速約為100公里/小時,這個半徑100公里的信號覆蓋區是高速移動的,你必須以100公里/小時的速度跟著無人機跑才能持續上網?;蛘咼扛?00公里就安排一架無人機,讓它們排著隊依次飛行。顯然,這種接力工作模式很不靠譜。

二是用“激光”作為通信手段,大氣干擾太大。報道中提到用“激光”作為通信手段,曾讓很多人感到興奮,其實很不靠譜。衛星之間通過激光進行通信確實可行,這叫作“星際激光鏈路”,但那是在沒有大氣擾動的太空。對這種方式而言,距地面上萬米距離的大氣干擾是個嚴重的問題。

三是激光還具有極強的方向性。如果你手持激光筆對著墻上照就會發現:如果10米遠,即便手腕抖動很輕微,墻上光斑的跳動距離也會很遠;如果對著20米遠的墻上照,光斑就跳動得更遠。

激光具有方向性好的特點(圖源網絡)

激光具有方向性好的特點(圖源網絡)

飛行中的無人機抖動很厲害,距離地面成千上萬米,那么,激光在地面上來回跳動的尺度得有多大?地面站給飛機中的無人機發射激光,必須連續精準地調整激光發射器的角度,以跟上不斷變化位置的無人機。這個難度不是一般的大,商業應用恐怕很難成功。

由上可見,無論是衛星、熱氣球還是無人機,其宣傳思路都是位置足夠高,覆蓋面積大,服務用戶多,往往打出為貧窮人群提供信息自由的情懷牌,然后給出眾籌鏈接。但由于總速率資源有限,用戶的平均速率資源會極其微薄,這一點他們絕口不提。后來,“外聯網”衛星計劃沒有圈到錢,黃了;谷歌熱氣球和FaceBook公司無人機計劃也沒了下文。

現在,馬斯克的“星鏈”計劃又開始火了……

要讓人人都上網,還得學中國

理論上,一個站點的帶寬資源基本固定,所服務的用戶數越多,單個用戶分得的速率就越少。

那么,如何才能讓每個人都能高速上網?

正確的操作方式是縮小站點范圍,把站點資源分配給更少的人群,每個人得到的資源就更多。站點服務范圍越來越小,這也是未來5G的發展趨勢。

現在,全球共有約600萬座4G基站,中國就占據了400多萬座。中國的電信覆蓋率是第一,遙遙領先于美國、俄羅斯、澳大利亞等國。

為什么中國能取得這樣的成就?

這源于中國的“村村通”政策——政府要求95%以上的偏遠山區必須有電信信號,而且資費不得高于城鎮地區。自2003年開始,工信部每年都會給三大運營商下達偏遠山區電信建設任務,經過十多年的建設,已經完成了目標。

2017年12月份,筆者曾去貴州貧困山區考察扶貧,來到六盤水市淤泥鄉巖博村,處于海拔2000米的山地丘陵地帶。

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一下車,筆者掏出手機測速,發現網速竟然高達30兆。

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村干部介紹了當地的網絡情況:4G網早就建成了,鄉里曾經要求他安排村民去山溝里尋找信號盲區。這個村干部不知道的是,他們村的網速已經超過了澳大利亞首都堪培拉!

遵義市平正葛哥佬族鄉草王壩村,有很多家坐落在一座山頭兩側的洼地里。為了這幾十戶人,相關單位在這里安裝了兩座鐵塔,保證所有人享受到現代通訊帶來的便捷。實際上,這些村民一個月交的話費還不到800塊錢,連兩座鐵塔的電費都不夠。

在保證廣大偏遠貧困地區的電信覆蓋率方面,中國走在了全球最前列。在中國,幾乎所有偏遠山村、鐵路沿線、國道兩邊都有信號。

美國的電信覆蓋率遠低于中國,就是因為他們走的是完全商業化的道路——運營商更樂意在經濟發達的人口密集區建設基站,那里賺錢多,不樂意在人口稀疏的偏遠地區建站,因為賺不到錢。

所以,著名的黃石公園居然沒有信號,這在中國是無法想象的。

說到底,美國人大喊“給全世界人民提供互聯網服務”的口號沒有多大實際意義,先搞掂本國的電信覆蓋率才是要務。現在,很多人對我國電信業建設的巨大成就缺乏認識,反而把在美國存在巨大爭議的馬斯克當神一樣崇拜。在電視訪談節目中,馬斯克自己也公開承認,他心目中的航天英雄阿姆斯特朗和尤金賽爾南都公開反對他。其實,不僅這兩位,很多美國專家都很清楚馬斯克計劃存在著大量技術問題。

當然,我們不能說馬斯克的這個計劃一無是處,但確實也應該冷靜分析、客觀看待,沒有必要一味熱捧,更沒必要妄自菲薄。

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