9月1日,马斯克在社交媒体上说,星链是目前唯一覆盖整个地球的高带宽互联网系统。明年,它可能会提供90%以上的基于太空的互联网流量。
马斯克在一位网友的帖子后面做出了上述很傲娇的回复。
根据最新的统计,截至8月,有6350颗星链卫星在轨,其中6290颗正在工作。占全球在轨活跃卫星数量超过一半。
星链的成绩单上还有几项关键数字:1) 截至2024年8月,已经在105个国家和地区落地;2)全球用户总数超过300万;3)收益方面,SpaceX为非上市企业,没有连续对外公布财务数据,但马斯克本人曾透露2023年第二季度已实现盈利;4)关于星链的手机直连业务,截至8月31日,支持手机直连的卫星数量为168颗。9月1日,马斯克说,星链会在每个国家选择一家运营商,最终希望能够服务所有运营商,从而实现面向全球覆盖的卫星手机直连业务。
这确实是一个牛逼闪闪的成绩单。这些不停增长的数字看起来像一串串在夜空中移动的闪闪发亮的星链列车。
不过,今天这篇文章,AskMusk还打算力争透过现象,把星链项目的来龙去脉,技术实现,商业前景说清楚。
以下,Enjoy:
1、来龙去脉
星链(Starlink)计划始于2014年,是由美国太空探索技术公司SpaceX提出并实施的一项卫星互联网星座计划。目标是构建一个全球覆盖、大容量、低时延的天基通信系统,为全球提供高速互联网服务。
星链计划的进程经过多轮方案变更调整。计划最初宣布将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,并从2020年开始工作。截至2022年初,又规划了3期系统,总规模扩大至接近4.2万颗卫星。
一代星座(Gen1 Constellation)是星链最初的卫星网络。单星通信容量约20Gbps,全系统数据吞吐量可达100Tbps。由轨道高度在550千米左右的超过4600颗卫星组成,包括v0.1、v0.9、v1和v1.5星链卫星。
自2018年2月22日首次发射星链卫星,至2021年9月首次推出v1.5版本。截至目前,SpaceX已发射近3000颗v1.5卫星,使其成为星链星座中目前占比最高的卫星。v1.5配备了卫星间激光通信系统,使卫星之间能够直接相互通信。这个功能非常重要,它有效降低了对地面基站的数量要求。
二代星座(Gen2 Constellation)是SpaceX正在建设的卫星星座,每颗卫星能够支持约100 Gbps的带宽,全系统数据吞吐量可达800Tbps,预计由7518颗在340千米高度左右的低轨道卫星组成,主要由v2.0 mini和 v2.0卫星构成。
每颗v2.0卫星重约2500磅,比v1.5重很多,计划中需要通过星舰进行运载发射,但星舰目前仍然处于测试中,为了不耽误Gen2星座的建设,SpaceX于2023年2月推出了v2.0 Mini卫星,重量约1500磅,能够通过Falcon 9运输到太空中。
三代星座由3万颗卫星组成,预计建成后可用带宽将再增加3倍。
2、星链的技术
在星链出现之前,卫星通信的传统方法是GEO(geostationary),即对地静止卫星。GEO卫星与地球保持相对静止,运行在赤道上空约35000千米的高空,这个轨道被称为“对地静止轨道”。
由于卫星与地面距离越远,数据传输的延迟就越明显。因此GEO卫星只能用来发发电报,所谓窄带通信,无法支持视频电话、直播流媒体等宽带通信需求。
而Starlink通过在近地轨道部署几千颗低轨卫星,交织形成低空卫星互联网。星链卫星运行在距离地面550千米的高空,比GEO卫星低多了。则可以突破延迟等技术障碍,实现语音、视频传输。
目前,Starlink卫星上使用的重要技术包括:
1)自动防撞系统(Autonomous Collision Avoidance):星链卫星可以自主探测并躲避迎面而来的星际碎片或航天器。
2)星球追踪器(Star Tracker):每颗卫星都配有星球追踪系统,由一系列传感器构成,可根据观测到的恒星位置确定卫星自身的位置、高度和方向。
3)太空激光器(Optical Space Lasers):SpaceX使用激光技术,让卫星之间能够直接相互通信,而无需通过位于地球表面的基站进行数据重定向,显著提高了数据传输速度。
4)相控阵天线&抛物面天线(Phased Array & Parabolic Antennas):每颗星链卫星配备了4 个相控阵天线和2个抛物面天线。相控阵天线是平面的、静态的,而抛物面天线则是曲面的,可以人工操作调整。
5)氪动力离子推进器(Krypton-powered Ion Propulsion Systems):星链卫星使用氪动力离子推进器调整自身的状态,执行升轨或离轨任务。Starlink卫星是人类有史以来第一个采用氪动力推进的航天器。
除此之外,星链项目能顺利快速推进落地,还有一个重要的技术保障:使用猎鹰9号火箭进行星链卫星的发射,“一箭多星”+可回收的发射方式,大大降低了星链计划的发射成本。且未来如果星舰成功,成本还有大幅降低的空间。
3、商业预期
Starlink是怎么收费的呢?未来的商业前景和空间如何?
Starlink主要有四种类型的订阅用户,它们分别是:
1)Households/Stationary Business subscribers:家庭 & 固定商业
2)Maritime subscribers:海事
3)RV subscribers:房车
4)Aviation subscribers:航空
除此之外,随着第二代星座的部署和手机直连业务的实现,星链的用户数量和业务量有望实现指数级增长。
Morgan Stanley预计,如果只考虑前四大场景,Starlink总用户规模将从24年底的380万增长到2040年的3200万。如果将第五类场景包含在内,Starlink的用户规模有望在2040年达到10亿。
基于上述预估,以及星链在各个场景下的报价,Morgan Stanley对星链业务收入作了大致预估:
地面终端空间:星链应用商业模式成熟,下游应用中全球10亿住户卫星连接渗透率达5%、至2030年新增约5亿台车卫星连接渗透率达10%、船只保有量8万艘卫星连接渗透率达30%、私人飞机约3万架卫星连接渗透率达30%,若按照星链500美元标准终端(高端版2000美元),120美元 /月租费(高端版250~1000美元/月)标准测算,下游全球卫星应用市场空间约2000亿美元;以上测算参考各卫星运营商自研终端,若考虑今年开启的手机直连卫星业务,市场空间或更大。
围绕星链业务,还形成了卫星的生产制造产业链,目前SpaceX也正在部署卫星的自动化生产线,提升卫星产能,从而满足Gen2星座的部署需求。这部分未来全球也将形成上千亿美元的市场。
需要说明的是,本文所介绍的服务尚未包括星链面向美国军方的星盾服务。
4、竞争对手
由于潜在的巨大市场空间以及国家安全角度考虑,低轨星座的重要性不言而喻,因此除了星链项目,目前越来越多的国家和公司也纷纷提出了计划,并开足马力实施。以下主要介绍其中的三家:
1)千帆计划:中国的低轨卫星星座“千帆计划”,计划发射超过1.4万颗低轨宽频多媒体卫星,旨在构建一个全球覆盖的低轨宽带卫星网络,以提供全球范围内的互联网接入服务。千帆计划分为三个阶段实施,第一阶段预计到2025年底实现648颗卫星提供区域网络覆盖,第二阶段预计到2027年底实现1296颗卫星提供全球网络覆盖,第三阶段预计到2030年底实现超过1.5万颗卫星提供手机直连多业务融合服务。
2024年8月6日,千帆极轨01组的18颗卫星作为首批组网星成功发射升空,并进入预定轨道,这标志着千帆计划从规划阶段迈向了实质性建设阶段。
2)Eutelsat OneWeb:Eutelsat OneWeb是由GEO卫星运营商Eutelsat和LEO卫星运营商OneWeb于2023年合并成立的公司,旨在将GEO卫星的高吞吐量优势与LEO卫星的低延迟特性相结合,提供综合的卫星通信服务。
截至2023年12月,Eutelsat OneWeb的卫星网络共包含630颗LEO卫星以及36颗GEO卫星,其卫星主要由空客(Airbus)制造。
3)Amazon Project Kuiper:Project Kuiper于2018年正式启动,并于2020年7月获得FCC批准,可以部署由3236颗卫星组成的LEO星座。Amazon在Project Kuiper上配备了超过1000名工程师,并通过与ArianeGroup、自家的Blue Origin、竞争对手SpaceX、以及United Launch Alliance合作,将卫星发射进入太空轨道。
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