馬斯克日前宣布,“星鏈”衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的全球用戶達到100萬。同時,,“星鏈”衛(wèi)星也已經(jīng)發(fā)射升空3400余顆,,服務(wù)范圍已經(jīng)覆蓋包括南極洲在內(nèi)的全球各大洲,對海上、空中的服務(wù)也即將全面鋪開,真正實現(xiàn)全球應(yīng)用。從2019年5月首次發(fā)射,,“星鏈”在不足3年半的時間里從無到有,其建設(shè)與應(yīng)用取得的飛速發(fā)展,,與其高效的運營具有緊密關(guān)系,。
一,、運營理念
(一)軟件定義。通過對“星鏈”衛(wèi)星版本的不斷升級,,SpaceX增強了衛(wèi)星的通信保障能力,,增加了新的功能載荷,但更重要的是“星鏈”星座的軟件定義能力,。在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,,SpaceX通過地面重建“星鏈”網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整完善軟件,大大提高“星鏈”網(wǎng)絡(luò)速率,;SpaceX還具備通過網(wǎng)絡(luò)將軟件分發(fā)至“星鏈”用戶終端進行升級的能力,。通過軟件調(diào)整,SpaceX還可以改變衛(wèi)星的空中運行姿態(tài),,降低對地面天文觀測的影響,。美軍歐洲總部空軍司令部8月采購衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時,“星鏈”的軟件定義的廣域網(wǎng)(SDWAN)特點是其中標的重要因素,。而“星鏈”團隊在俄烏沖突早期通過軟件更新成功應(yīng)對俄網(wǎng)絡(luò)攻擊,,是“星鏈”網(wǎng)絡(luò)軟件定義能力的最有力證明。
(二)自主運營,。SpaceX強調(diào)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)的自動化,,目標是實現(xiàn)系統(tǒng)的自主運營,降低人工干預程度,。其原因在于“星鏈”星座基礎(chǔ)設(shè)施的巨大規(guī)模,、分布的廣闊范圍、技術(shù)的高度復雜等,,依靠大量人工實施全面,、直接地監(jiān)視、控制,、管理,、維護難度巨大。為此,,“星鏈”團隊中設(shè)有運營自動化等專業(yè)崗位,,具體負責“星鏈”網(wǎng)絡(luò)自動化運營、擴展的工具與流程開發(fā),,保證基礎(chǔ)設(shè)施的高度可操作性、可維護性,;開發(fā)網(wǎng)絡(luò)定制軟件,,實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)、性能的自動化監(jiān)測,、告警與應(yīng)對,;對網(wǎng)絡(luò)自動化軟件進行升級迭代等,。其目標是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的快速檢測、表征以及異常情況處置的自動化,,最大限度地減少人工干預,。
(三)建運一體,。在“星鏈”的日常運營過程中,,只有網(wǎng)絡(luò)運營中心有固定編組、固定人員,,專門負責常態(tài)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控運營,。在“星鏈”的導航控制、星座管理,、碰撞規(guī)避等方面,,雖設(shè)有專門編組,但其組成人員在擔負上述職責的同時,,還負責星座的軌道設(shè)計,、自主導航與控制技術(shù)、自主避撞技術(shù)等開發(fā),;而在“星鏈”網(wǎng)絡(luò)受到攻擊,、服務(wù)中斷等重大情況時,更是由多個部門人員聯(lián)合應(yīng)對,。通過研發(fā)與運營團隊的相對統(tǒng)一的方式,,既保證了技術(shù)研究與實際應(yīng)用的具體結(jié)合,又提高了網(wǎng)絡(luò)異常事件的應(yīng)對處置效率,,同時還降低了網(wǎng)絡(luò)運營的整體成本,。
二、空間運營管理
?。ㄒ唬┻\營管理內(nèi)容
一是發(fā)射后,。“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,,在地面控制下,,首先進入距地面210公里的初始軌道,隨后利用星載“霍爾”推進器抬升軌道,,部分衛(wèi)星直接進入距地球約550千米的最終軌道,,部分則在距地球約380千米的過渡軌道,在停留一段時間后再進入550千米高度不同軌道面,。這一過程一般持續(xù)4至5個月時間,。
二是入軌后。進入550千米最終軌道后,衛(wèi)星將運行近5年時間直至退役,。期間,,“星鏈”衛(wèi)星對其他空間目標的跟蹤監(jiān)視、對可能碰撞事件的規(guī)避,、對衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)事件的應(yīng)對,,也需要持續(xù)進行長期不斷地跟蹤控制。
三是到壽后,。衛(wèi)星完成預期工作時間后幾周內(nèi),,將在地面控制下,利用霍爾發(fā)動機的動力將其從軌道推離,;在適當高度啟動高阻力模式,,利用大氣層的阻力使衛(wèi)星進一步降速并快速脫離軌道,實現(xiàn)到壽衛(wèi)星的再入大氣層完全燒蝕,。
?。ǘ┻\營管理機構(gòu)
SpaceX的任務(wù)控制中心位于加利福尼亞州霍桑市SpaceX總部工廠內(nèi)一角,席位24個,,除負責其火箭的發(fā)射行動監(jiān)控,、載人行動管理以及未來登月、登陸火星等行動,。同時,,SpaceX在佛羅里達州卡納維拉爾角、加利福尼亞州范登堡基地也設(shè)有發(fā)射控制室,,在美軍協(xié)助下實施發(fā)射控制,。而在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,對其實施抬升前檢測,、狀態(tài)控制,、軌道控制、碰撞規(guī)避,、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,、數(shù)據(jù)分析、軟件升級等,,則主要由SpaceX在華盛頓州西雅圖市雷德蒙德的“星鏈”部門團隊負責,。
一是導航控制團隊。在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后接管,,主要負責對衛(wèi)星軌道,、姿態(tài)等進行控制,下設(shè)“星鏈”衛(wèi)星導航控制,、星座管理,、碰撞規(guī)避等三個小組,成員共10余人,采用最早于2016年5月開始研發(fā)的專用指揮控制網(wǎng)絡(luò),,其遙測、跟蹤與指揮(TT&C)天線建于華盛頓州布魯斯特,。該團隊技術(shù)人員除負責“星鏈”衛(wèi)星空間交通的管理與星座維護外,,還負責衛(wèi)星軌道的設(shè)計、自主規(guī)避系統(tǒng)與技術(shù)的開發(fā),。同時,,其人員要與美太空軍第18空間防御中隊等外部機構(gòu)常態(tài)化協(xié)作。
二是網(wǎng)絡(luò)運營中心,。為專設(shè)機構(gòu),,由網(wǎng)絡(luò)運營工程師、分析師,、技術(shù)員等專責人員組成,,并分不同輪換班組全年7*24小時不間斷工作。負責“星鏈”網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行,,探測,、發(fā)現(xiàn)、報告并排除衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)間操作性與連通性異常,,協(xié)助實施系統(tǒng)升級更新,、提高網(wǎng)絡(luò)整體性能等。對“海上星鏈”等新業(yè)務(wù)是否滿足美政府機構(gòu)技術(shù)要求,、影響的分析,,也由網(wǎng)絡(luò)運營中心提出。
三是安全管理團隊,?!靶擎湣辈块T內(nèi)設(shè)產(chǎn)品安全崗位,人員具有漏洞開發(fā)與解決,、安全架構(gòu)設(shè)計,、固件安全、操作系統(tǒng)安全等專長,,擔負系統(tǒng)安全審查,、威脅探測與應(yīng)用、系統(tǒng)安全升級等任務(wù),。
(三)外部輔助機構(gòu)
一是美太空軍第18空間防御中隊,。前稱第18空間控制中隊,2022年4月改為現(xiàn)名,,駐加利福尼亞州范登堡基地,,負責指揮和控制美軍甚至美科研機構(gòu)(如麻省理工林肯實驗室)相關(guān)裝備組成的太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò),以監(jiān)視全球太空發(fā)射活動;對空間所有物體進行監(jiān)視,、跟蹤,、編目與識別;對空間目標發(fā)生碰撞,、解體,、再入大氣層的時間、地點及其殘骸的可能落點等情況發(fā)布預警,;牽頭負責實時空間事件處理,、在軌碎片風險緩解等工作。同時,,該中隊還與相關(guān)大學以及國際空間機構(gòu)保持業(yè)務(wù)聯(lián)系,。SpaceX“星鏈”衛(wèi)星的發(fā)射、軌道運行,、碰撞規(guī)避以及到壽脫軌均需要與第18空間防御中隊合作,,獲得該中隊空間態(tài)勢情報信息支持。
二是空間態(tài)勢感知商業(yè)機構(gòu),。2016年成立的LeoLabs公司,,一直在建設(shè)商業(yè)空間態(tài)勢感知能力,為美國軍方,、航天企業(yè)提供空間態(tài)勢監(jiān)視,、預警服務(wù)。日本航空自衛(wèi)隊2022年5月也與該公司簽署了數(shù)據(jù)服務(wù)合同,。目前該公司已在美阿拉斯加州,、德克薩斯州各建立1部地面相控陣雷達,在新西蘭和哥斯達黎加各建立2部相控陣雷達,,并正在澳大利亞和亞速爾群島建設(shè)新雷達,,以對飛越其觀測區(qū)域的任何太空物體實施跟蹤監(jiān)測。LeoLabs聲稱,,相對于傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)對近地軌道10厘米太空物體的監(jiān)測能力,,其可以實現(xiàn)對小至2厘米的空間物體的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)。目前,,包括美軍及“星鏈”,、OneWeb、Planet在內(nèi)的60%的近地軌道衛(wèi)星運營機構(gòu)都依賴該公司的數(shù)據(jù)服務(wù),。
三是空間氣象預測機構(gòu),。空間氣象的好壞,,直接影響“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射后能否成功入軌,。美國NOAA空間氣象預報中心,,以及太空軍第45三角洲部隊,擔負空間天氣預測的職責,,并為空間發(fā)射活動提供氣象預警,。是美國NOAA空間天氣預測的補充。2022年2月3日,,因空間天氣預測失誤,,新發(fā)射的一批“星鏈”衛(wèi)星受到的空氣阻力比此前增加50%,導致38顆衛(wèi)星再入大氣層燒毀,,SpaceX因此受到1000萬美元以上的損失。在隨后一次“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射過程中,,SpaceX提高了衛(wèi)星初始軌道高度,,以避免再次受到不利空間天氣可能的影響。
三,、關(guān)鍵任務(wù)運營
(一)軌道控制,。利用衛(wèi)星載GPS系統(tǒng)、地面探測系統(tǒng),,“星鏈”控制人員監(jiān)測衛(wèi)星的高度,、速度等信息,控制其進行轉(zhuǎn)軌等機動,。首先,,“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射后進入距地面210千米的初始軌道后,地面人員對其進行初始測試,,對未能通過測試或因空間不利天氣難以入軌的衛(wèi)星采取挽救措施(在2月新發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星遇到不利太空天氣后,,“星鏈”地面團隊曾控制其轉(zhuǎn)入“安全模式”,以平面狀態(tài)飛行盡量減少空氣阻力),,在措施失效使其再入大氣層燒毀,。其次,地面控制人員控制通過測試的衛(wèi)星,,利用其“霍爾”發(fā)動機緩慢抬升軌道,,向550千米最終軌道直接或通過380千米過渡軌道間接轉(zhuǎn)移。期間,,地面控制人員控制衛(wèi)星采取特殊展開姿態(tài),、適度旋轉(zhuǎn)機動,保證獲得足夠太陽能量發(fā)電,、與地面保持持續(xù)聯(lián)系的同時,,避免太陽光反射對地面天文觀測等的影響。最后,,衛(wèi)星進入550千米最終軌道后,,在地面控制下再次重新調(diào)整姿態(tài),,將衛(wèi)星通信天線朝向地球,將太陽能陣列起豎并朝向太陽,,以獲得足夠電力供應(yīng),。
(二)空間避撞,。“星鏈”衛(wèi)星以其未來4萬顆的巨大規(guī)模,,引起美國國家航空航天局(NASA)及其他近地軌道運營商的廣泛安全憂慮。2021年8月,,英國南安普頓大學研究人員認為,,在“星鏈”完成12000顆衛(wèi)星部署后,由其引發(fā)的空間碰撞風險將占90%,。實際上,,2021年,“星鏈”衛(wèi)星曾兩次接近中國空間站,,并與歐洲衛(wèi)星空中接近,。為此,SpaceX采取了多種措施:首先,,裝備星載態(tài)勢感知與規(guī)避系統(tǒng),。通過“星鏈”衛(wèi)星內(nèi)置“Star Tracker”傳感器,精確感知每顆衛(wèi)星周邊態(tài)勢,,并與美軍第18空間防御中隊共享,;根據(jù)星載傳感器獲取信息以及第18空間防御中隊提供的碰撞預警情報,“星鏈”衛(wèi)星提前實施自主機動,,避免可能的碰撞,。SpaceX于2022年2月下旬稱,其衛(wèi)星自主避撞系統(tǒng)已被NASA認為值得信賴,,可在碰撞幾率為10萬分之一時即實施機動規(guī)避,,比行業(yè)標準安全10倍。其次,,臨時降低衛(wèi)星太陽能陣列避免碰撞,。SpaceX還宣稱,在與太空中其他衛(wèi)星或空間站接近時,,“星鏈”衛(wèi)星還將調(diào)整其正常狀態(tài)下太陽能陣列完全展開豎起的“鯊魚鰭”配置,,改為將太陽能陣列折疊下降的“閃避”配置,通過減小前進方向上的橫截面積,,以使相撞機率進一步降至原來的10%至25%,。最后,SpaceX通過公開“星鏈”網(wǎng)絡(luò)信息避免可能的沖突,。SpaceX通過Space-Track.org網(wǎng)站“透明”且“持續(xù)”地共享“星鏈”網(wǎng)絡(luò)的信息數(shù)據(jù),,來提高“星鏈”星座運行情況的透明度,;同時自愿向聯(lián)邦通信委員會提供“星鏈”星座運行狀態(tài)報告,為避免可能的空間相撞提供信息參考,。
?。ㄈ┌踩珣?yīng)對。SpaceX認為,,其是其他“民族主義國家和行為體的攻擊目標”,,因此高度關(guān)注網(wǎng)絡(luò)與信息安全問題。首先,,在霍??偛吭O(shè)置信息安全團隊,在西雅圖雷德蒙德“星鏈”部門設(shè)置產(chǎn)品安全工程師等安全崗位,,支持常態(tài)化網(wǎng)絡(luò)異常監(jiān)測,、識別、分類和恢復,,定位和阻止威脅來源。其次,,對“星鏈”網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的被攻擊干擾,、服務(wù)異常中斷等異常情況,“星鏈”衛(wèi)星運營,、子系統(tǒng)工程,、軟件開發(fā)、導航控制,、網(wǎng)絡(luò)工程,、運行自動化以及產(chǎn)品安全等專業(yè)技術(shù)人員合作共同應(yīng)對,包括制定問題緩解措施,,針對異常進行系統(tǒng)升級等,,并提高網(wǎng)絡(luò)異常情況的針對性快速檢測、告警與應(yīng)對能力,?!靶擎湣眻F隊在俄烏沖突中,即通過對衛(wèi)星系統(tǒng)軟件的快速更新升級,,成功應(yīng)對了俄方的攻擊,,其效率與效果遠超美軍水平。
四,、地面網(wǎng)絡(luò)運營
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目前,“星鏈”服務(wù)已經(jīng)覆蓋全球七大洲共37個國家,。國際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)定,,一項衛(wèi)星服務(wù)在某國落地前需要獲得該國政府批準,。為此,SpaceX采取了多種方式推進:一是在目標國成立分公司直接推廣,。這應(yīng)是“星鏈”推動落地的主要方式,,具體包括意大利、西班牙,、奧地利,、愛爾蘭、澳大利亞,、新西蘭,、菲律賓、墨西哥,、阿根廷等多國,。但這一方式受到目標國家政府的政策限制。2021年下半年,,SpaceX在印度成立了由其獨資控股的子公司,,并由馬斯克前合作伙伴、Sanjay Bhargava任主管,,計劃2022年底前在印度推出20萬套用戶終端,。2022年初,印度政府未向SpaceX印度子公司頒發(fā)落地許可,,并要求其向印度境內(nèi)5000余名“星鏈”用戶終端預定客戶退款,。二是在外交配合下主動協(xié)商。SpaceX為實現(xiàn)“星鏈”在某個國家政府的落地批準,,一般主動與該國政府機構(gòu)聯(lián)系,,并得到美國外交機構(gòu)的背后支持。從SpaceX公司在古巴的推動過程來看,,SpaceX總裁首先于2021年10月12向巴西通信部發(fā)出進行高層視頻會談邀請,;隨后,美國駐巴西大使館商務(wù)參贊代表SpaceX會見了巴西通信部高層,,推動雙方的視頻會議進程,;在巴通信部長與馬斯克進行了電話會談及在美會面后,巴西國家電信管理局(ANATEL)于2022年1月28日批準“星鏈”在巴西提供衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù),。三是允許部分國家進行試點試用,。“星鏈”服務(wù)正在按內(nèi)部測試-外部測試-正式服務(wù)的階段逐步推出,。面對部分國家對“星鏈”的疑慮,,SpaceX也允許其以獨立試點、試用的方式,,檢驗“星鏈”的效果,,為后續(xù)全面推開創(chuàng)造條件,。如智利政府向SpaceX提供了為期一年的非商業(yè)用途實驗許可,允許“星鏈”在智利國內(nèi)兩個地區(qū)的教育,、醫(yī)療等領(lǐng)域試點,,提供網(wǎng)絡(luò)速率50Mb/秒至150Mb/秒。
隨著服務(wù)范圍的不斷擴展,,SpaceX為其客服團隊招聘雙語客服人員,,針對相應(yīng)國家客戶提供遠程支持。目前,,SpaceX已開始招聘日語,、韓語客服人員,意味著“星鏈”服務(wù)即將進入東北亞地區(qū),。
(二)擴展服務(wù)范圍領(lǐng)域
隨著“星鏈”星座的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力不斷提高,,SpaceX為其推出的服務(wù)范圍、領(lǐng)域,、方式也在不斷拓展,,并成為SpaceX通過“星鏈”獲取更大利潤的重要途徑。一是服務(wù)的地理范圍由最初的北美洲向歐洲,、大洋洲,、南美洲、亞洲,、非洲逐步擴展,今年9月份又將服務(wù)擴展至南極洲美國南極研究中心McMurdo站,,從而實現(xiàn)了向全球所有大洲提供服務(wù),。二是服務(wù)對象由最初的普通民眾用戶,逐步向小型企業(yè),、大型民航企業(yè)等商業(yè)用戶以及美國軍隊用戶等不斷擴展,,并針對不同類型服務(wù)提供差異化的性能,如更高的數(shù)據(jù)上行/下行速率,、更短的時延等,,其服務(wù)費用也因此得到提高;特別是對美軍的服務(wù),,早在“星鏈”最初兩顆實驗衛(wèi)星發(fā)射的2018年年底,,SpaceX就已與美空軍簽署為空軍飛機提供互聯(lián)網(wǎng)通信的合同。三是服務(wù)領(lǐng)域由地面普通用戶的固定式服務(wù),,逐步向地面機動房車,、空中民航飛機、海上船舶,、鉆井平臺等多領(lǐng)域機動式服務(wù)平臺拓展,,不同服務(wù)類型適應(yīng)不同環(huán)境的能力也有所完善提高,,其海上服務(wù)計劃于2023年第一季度實現(xiàn)對全球所有海域的覆蓋。
?。ㄈ┎扇「嗤茝V模式
“星鏈”的發(fā)展本就是國際關(guān)注熱點,,但SpaceX利用馬斯克的名人效應(yīng)、社交媒體的傳播優(yōu)勢,,不斷發(fā)布“星鏈”最新進展,、試用效果等情況,同時采取多種推廣模式以實現(xiàn)落地國家,、用戶規(guī)模的迅速攀升:一是充分利用國際熱點,。馬斯克注重通過協(xié)助美國、德國,、澳大利亞,、湯加等國洪水、颶風,、火山等救災(zāi)機會,,向各國政府及民眾展現(xiàn)“星鏈”的高速通信保障能力與不依賴地面基礎(chǔ)設(shè)施的獨特優(yōu)勢。而SpaceX利用俄烏沖突之機,,通過多種渠道向烏提供1.5萬套以上“星鏈”地面終端,,并在俄烏沖突中發(fā)揮了重要作用,成為“星鏈”最成功的廣告,,“星鏈”用戶規(guī)模自此出現(xiàn)高速增長,。二是完善對外銷售手段。SpaceX對“星鏈”的對外推廣銷售,,一直走的是直接面向用戶的相對封閉,、自主、獨立的銷售模式,。但2022年初以來,,“星鏈”的主要競爭對手OneWeb先后與Kymeta、HUGHES等公司簽署分銷協(xié)議,,加大爭奪全球用戶的步伐,。面對競爭壓力,2022年9月,,SpaceX與遠程通信提供商Speedcast簽署分銷協(xié)議,,通過該公司實現(xiàn)“星鏈”服務(wù)的轉(zhuǎn)售。這是SpaceX就“星鏈”服務(wù)達成的第一單分銷合作,。三是通過企業(yè)合作“強強聯(lián)合”,。SpaceX與美國第二大通信運營商T-Mobile于今年8月底宣布合作,將通過使用“星鏈”衛(wèi)星為偏遠地區(qū)的手機用戶提供移動網(wǎng)絡(luò)。這是SpaceX在“星鏈”應(yīng)用上的又一次大膽創(chuàng)新,。同時,,SpaceX還與蘋果公司就IPhone手機使用“星鏈”進行通信事項進行了協(xié)商。2020年10月,,SpaceX還實現(xiàn)了與微軟的合作,,為微軟可部署模塊化數(shù)據(jù)中心在偏遠地區(qū)的通信提供“星鏈”寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
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為確?!靶擎湣庇脩舻男枰琒paceX在美洲,、歐洲,、大洋洲等用戶集中地區(qū)建立大量地面站:其中,北美地區(qū)目前有地面站數(shù)量超過60個,,歐洲地區(qū)在20個以上,,大洋洲地區(qū)也在30個左右。一是地面網(wǎng)絡(luò)運營,?!靶擎湣毙l(wèi)星間激光通信近已在對澳大利亞等國部分地區(qū)的服務(wù)中首次投入運用,SpaceX承諾今年內(nèi)將繼續(xù)得到完善,,未來將真正實現(xiàn)全球覆蓋,。但即使未來激光通信全面應(yīng)用,地面站作為“星鏈”與互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)接口,,在避免激光通信帶寬擁堵,、提高網(wǎng)絡(luò)彈性、控制局部網(wǎng)絡(luò)異常的可能影響范圍等方面,,地面站的重要性仍不可低估,。SpaceX在雷德蒙德專門設(shè)有國際基礎(chǔ)設(shè)施運營崗位,負責推動“星鏈”地面站等地面基礎(chǔ)設(shè)施的國際開發(fā)合作,、部署與運營,評估改善相關(guān)地面基礎(chǔ)設(shè)施運營情況等,,并作為所有地面站的遙控中心,。二是地面站通信裝備?!靶擎湣钡孛嬲境跗诓捎糜鳦obham公司Ku波段天線,,后期以SpaceX公司自行研制的Ka波段天線為主,作為“星鏈”與互聯(lián)網(wǎng)的地面網(wǎng)絡(luò)接口,。其中,,英國Cobham公司1.016米直徑MK3系列Ku波段天線發(fā)射頻率14.0-14.5GHz、接收頻率10.7-12.7GHz,信號采用右旋圓極化,,發(fā)射增益40.1dBi,,接收增益39.3dBi,天線法蘭處最大輸入功率14.93瓦;SpaceX自行研制的Ka波段天線直徑1.47米,,發(fā)射頻率27.5-29.1GHz或28.35-29.1GHz和29.5-30.0GHz,,接收頻率17.8-18.6GHz和18.8-19.3GHz,信號采用左右旋圓極化,,接收增益46.9dBi,發(fā)射增益49.5dBi,。天線通信范圍均為地面仰角25度以上,計劃未來提高至地面仰角40度以上,。三是指控天線,。用于“星鏈”遙測、跟蹤與指揮(TT&C)的地面天線位于華盛頓州布魯斯特,,天線為直徑5米的拋物線天線,,生產(chǎn)商為英國天線生產(chǎn)商CGC,發(fā)射頻率13.9-13.95GHz,、接收頻率12.2-12.25GHz,信號采取右旋圓極化,,接收增益52.0dBi,發(fā)射增益56.0dBi,最大輸入功率為38.9瓦,。
五,、主要問題
雖然SpaceX的“星鏈”星座已經(jīng)成為迄今全球規(guī)模最大、應(yīng)用最廣的低軌星座,,但從其近年來的運營情況看,,其仍存在部分短板:
(一)供應(yīng)鏈穩(wěn)定性存在不足
近年來,,新冠疫情的蔓延導致全球供應(yīng)鏈受到嚴重沖擊,,SpaceX的“星鏈”衛(wèi)星生產(chǎn)運營同樣受到影響。2021年下半年,,SpaceX公司高層在多個場合明確表示,,其“星鏈”生產(chǎn)受到全球芯片產(chǎn)能不足的影響。2021年11月,,SpaceX向部分“星鏈”預訂用戶發(fā)送郵件稱,,因芯片供應(yīng)不足導致其地面用戶終端生產(chǎn)率下降,因此原計劃于2021年底交付的用戶地面終端,,不得不推遲至2022年,。甚至“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射所需的火箭燃料組成部分的液氧,也因疫情出現(xiàn)短缺,,影響了火箭的發(fā)射,。為緩解供應(yīng)鏈難題,SpaceX一是針對芯片等短缺零部件,向相關(guān)合作生產(chǎn)商提前預付貨款,,以求穩(wěn)定供應(yīng),;二是自行研發(fā)、生產(chǎn)部分芯片,,同時考慮到新建芯片流水線的巨大時間與經(jīng)濟成本,,考慮并購臺灣的芯片工廠;三是進一步強調(diào)供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略規(guī)劃,、風險評估管理,,特別是為衛(wèi)星地面系統(tǒng)相關(guān)材料、組件和制造尋找替代供應(yīng)商,,以降低單一來源采購風險,,確保供應(yīng)連續(xù)。
?。ǘ┚W(wǎng)絡(luò)安全性仍有差距
“星鏈”作為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),,對網(wǎng)絡(luò)安全高度關(guān)注。如在用戶地面終端方面,,除簽名驗證等軟件安全措施外,,還通過采用自研、定制且未公布架構(gòu)的處理器,,防止可能的黑客攻擊,。但由3000余顆衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)即將覆蓋全球,數(shù)十萬用戶終端廣泛分布于美歐等地區(qū),,并正在向其他地區(qū)拓展,,為網(wǎng)絡(luò)攻擊干擾提供了有利條件。一是雖然美軍方聲稱,,在俄烏戰(zhàn)爭初期,,SpaceX通過快速更新軟件代碼,成功應(yīng)對俄羅斯對“星鏈”的網(wǎng)絡(luò)攻擊與干擾,,但事實證明,,“星鏈”網(wǎng)絡(luò)并非牢不可破。比利時魯汶大學的一位安全研究員近期就利用自制電路板,,成功繞過“星鏈”用戶地面終端的安全防護措施訪問整個網(wǎng)絡(luò),,且其成本僅25美元。二是近期“星鏈”在烏克蘭戰(zhàn)場出現(xiàn)的服務(wù)中斷,,不能排除部分網(wǎng)絡(luò)硬件隨著戰(zhàn)場形勢的變化而被俄軍控制,、其網(wǎng)絡(luò)被俄方破解,、網(wǎng)絡(luò)通信受到俄方干擾等多種可能,。三是“星鏈”星座的整體穩(wěn)定性仍存在不足,在2021年8月、2022年1月,、4月及8月底四次中斷,,時間30分鐘至數(shù)小時不等,影響全球的“星鏈”用戶,,其網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,、安全性仍需進一步完善提高。為此,,SpaceX推出獎勵計劃,,鼓勵黑客對“星鏈”進行攻擊,其意就在盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞,、硬件缺陷,,防止網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)因惡意攻擊而受損。
?。ㄈ┱瘟鲋萍s應(yīng)用前景
無論是“獵鷹”可回收火箭還是“星鏈”低軌衛(wèi)星,,都是由馬斯克帶來的巨大創(chuàng)新。但馬斯克作為SpaceX,、“星鏈”的核心人物,,其明確的政治立場、“獵鷹”火箭特別是“星鏈”衛(wèi)星的巨大軍事應(yīng)用潛力,,都為真正實現(xiàn)全球應(yīng)用造成巨大阻礙,。SpaceX公司及馬斯克基于其政治立場,與美國政府的國家利益與地緣政治相綁定,,首先,,將“星鏈”服務(wù)應(yīng)用于俄烏沖突,并在其中為美西方及烏政府,、軍隊提供支持,,開創(chuàng)了商用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)直接介入他國軍事沖突的先例;其次,,馬斯克10月初通過社交媒體就結(jié)束俄烏沖突提出4項建議,,包括承認克里米亞為俄一部分等內(nèi)容,引起烏國內(nèi)強烈不滿,;最后,,針對近期伊朗國內(nèi)的民眾抗議行動,SpaceX在未按國際規(guī)定取得伊朗政府批準的情況下,,僅根據(jù)美國務(wù)院同意便于9月下旬宣布啟動對伊朗境內(nèi)的“星鏈”服務(wù),,使“星鏈”科技創(chuàng)新光環(huán)更加黯淡、政治工具色彩變濃,?!靶擎湣痹絹碓矫黠@的政治化,、軍事化、意識形態(tài)化特點,,將進一步限制其未來的應(yīng)用前景,。
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