作者/喻雋哲 支持/遠(yuǎn)川研究所制造組

　　來源：遠(yuǎn)川科技評論（ID:kechuangych）

　　3 月 3 日，吉利衛(wèi)星項目在臺州正式開工。吉利進(jìn)軍低軌衛(wèi)星的消息一出，讓人不禁聯(lián)想到太平洋彼岸的另一位汽車狂人——Elon Musk。

　　SpaceX 作為馬斯克控股的另一科技企業(yè)，不僅僅造火箭造飛船，旗下的 StarLink（星鏈）計劃，同樣是造低軌衛(wèi)星的?。?/p>

　　作為第二位造車+造星的選手，吉利難道是想復(fù)制馬斯克的道路嗎？

　　不僅如此，谷歌、亞馬遜、三星、SpaceX、波音、騰訊，中國與美國兩國的這些產(chǎn)業(yè)巨人們紛紛發(fā)布了進(jìn)軍低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域的計劃，陰謀何在？我們來詳細(xì)分析下。

　　Part1.什么是低軌衛(wèi)星？

　　書福哥這次要造的可是低軌衛(wèi)星，這一下子從地上跑的升級到天上飛的，咱們先得捋清楚低軌衛(wèi)星是什么？

　　低軌衛(wèi)星是人造地球衛(wèi)星的一種，是環(huán)繞地球運(yùn)行的無人航天器，傳輸信號通過無線電傳播。

　　這樣說什么是人造衛(wèi)星你可能不明白，但是你肯定知道 GPS 衛(wèi)星定位。

　　當(dāng)我們打開手機(jī)導(dǎo)航時，手機(jī)作為一個 GPS 接收器就會與至少 4 顆 GPS 衛(wèi)星相連，通過無線電傳輸信號與衛(wèi)星交換信息，計算得到我們即時的位置信息。這就是人造衛(wèi)星日常的一個應(yīng)用途徑。

　　而人造衛(wèi)星按軌道高度分類，可以分為低軌（LEO）、中軌（MEO）和高軌(GEO)三類。根據(jù)安信證券研報，其中低軌衛(wèi)星是指距地面高度在 500-2000 公里環(huán)繞地球運(yùn)行的無人航天器，相比中軌距地面 2000-35786 公里和高軌距地 35786 公里，低軌衛(wèi)星的軌道高度最低，因此名為低軌人造衛(wèi)星。

圖1：衛(wèi)星軌道示意圖

　　既然咱們離地面近，那肯定有咱們獨(dú)特的優(yōu)勢不是？

　　高軌通信衛(wèi)星由于離地面遠(yuǎn)，傳輸信號距離遠(yuǎn)、延遲大，據(jù)安信證券研報資料，一般延遲為 500 毫秒左右，而低軌衛(wèi)星離地高度大大縮短，約為高軌高度的1/30，大多可以實現(xiàn) 50 毫秒以內(nèi)的延時，接近地面光纖網(wǎng)絡(luò)速度。

　　沒想到這小小衛(wèi)星能量倒是挺大，那之前怎么從來沒聽說過？

　　其實不然，低軌衛(wèi)星在 20 年前曾有過一次輝煌期。

　　1987 年，摩托羅拉提出手機(jī)全球通信的低軌衛(wèi)星概念，并于兩年后正式立項為“銥星計劃”。

　　1997、1998 兩年期間，銥星計劃一共發(fā)射了 66 顆用于手機(jī)全球通信的低軌人造衛(wèi)星，并正式宣布運(yùn)營。

　　然而，次年八月，銥星公司由于通話掉話率高達(dá)15%，數(shù)據(jù)傳輸率僅2. 4kb/s，且業(yè)務(wù)收費(fèi)高等重重問題，宣布破產(chǎn)。

圖2：銥星計劃重要?dú)v史節(jié)點(diǎn)

　　一個摩托羅拉孕育了數(shù)十年，投入資金超五十億美金的太空項目，倉惶落幕。

　　而時隔 20 年，全球無數(shù)巨頭企業(yè)，包括谷歌、亞馬遜、三星、SpaceX、波音、騰訊，紛紛發(fā)布了進(jìn)軍低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域的計劃，提出了 OneWeb、StarLink、WeEarth 等數(shù)十個低軌衛(wèi)星通信方案。

　　自當(dāng)年一代霸主摩托羅拉折戟之后，江湖豪強(qiáng)再戰(zhàn)低軌衛(wèi)星，各位的底氣從何而來？

　　Part2.為什么要進(jìn)軍低軌衛(wèi)星？

　　首先，底氣從巨大的市場中來。

　　根據(jù)東吳證券研報：2018 年，全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入為2774 億美元。其中衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模主要來源于地面設(shè)備和衛(wèi)星服務(wù)收入，占總產(chǎn)業(yè)收入的91%。而巨頭們要進(jìn)入的恰恰是這兩項關(guān)鍵之處。

圖3：全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模結(jié)構(gòu)

　　其次，底氣從發(fā)射低軌衛(wèi)星的低成本中來。

　　目前低軌衛(wèi)星的生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)流水線、批量化的方式。根據(jù)東北證券研報，低軌衛(wèi)星行業(yè)目前總?cè)谫Y額度第二的 OneWeb 公司的單星研制成本約在60 萬美金左右，而咱們的北斗衛(wèi)星和美國的 GPS 衛(wèi)星的單顆造價都要遠(yuǎn)高于一億美金，美國軍用的 AEHF-4 衛(wèi)星造價更是高達(dá)18 億美元。

　　光是衛(wèi)星便宜還不夠，還得要有火箭把衛(wèi)星給送上天。

　　當(dāng)年摩托羅拉可是花了整整 50 億美金才把 66 顆衛(wèi)星送上了天；而現(xiàn)在 SpaceX 的獵鷹 9 號運(yùn)載火箭單次發(fā)射成本已經(jīng)穩(wěn)定在了 6 千萬美金，一架獵鷹 9 可以搭載 60 顆低軌衛(wèi)星，這比起當(dāng)年也是便宜了一個數(shù)量級還不止。

　　這還不算完，現(xiàn)在低軌衛(wèi)星的傳輸速度也進(jìn)步了一個數(shù)量級。

　　當(dāng)年的銥星，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度僅僅 2.4kb/s，而現(xiàn)在 OneWeb 和 StarLink 發(fā)布的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)速度都至少達(dá)到了 Mb/s這個數(shù)量級，毫不遜色于地面光纖。

　　當(dāng)然，不論是技術(shù)進(jìn)步引領(lǐng)的速度快或是成本低，這些都不是各大巨頭們必須進(jìn)軍低軌衛(wèi)星的原因。

　　巨頭們的野心到底在哪里？巨頭們的野心其實藏在物聯(lián)網(wǎng)里！

　　目前的 5G 建設(shè)搞得是如火如荼，地面基站步步推進(jìn)，大家手機(jī)上也漸漸搭載上了 5G 芯片。5G 的看點(diǎn)可不單單是網(wǎng)速快，最重要的是帶我們走向“萬物互聯(lián)”。

　　5G 建設(shè)的目標(biāo)是要將“人與人”的連接，升級成“人與人，人與物，物與物”的全空間連接！

　　圖4：低軌衛(wèi)星典型應(yīng)用場景（包括：汽車，飛機(jī)，房屋，其他移動設(shè)備）資料來源：中國銀河證券，遠(yuǎn)川研究所

　　根據(jù)華西證券相關(guān)研報，物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)推出，以 NB-IoT 蜂窩網(wǎng)絡(luò)和 LoRa 低功耗無線局域網(wǎng)技術(shù)為代表的無線通信技術(shù)已經(jīng)成為主流。知名國際咨詢機(jī)構(gòu) IDC 和 Gartener 也均預(yù)測 2020 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá) 200 億個以上，華為也預(yù)測 2025 年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將接近 1000 億個。

　　但是要完成物聯(lián)網(wǎng)的全球化覆蓋，眼下還有一到難關(guān)擺在大家面前。

　　根據(jù)全球互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計信息（Internet World States）的數(shù)據(jù)，目前全球仍有 42% 的人口，約 32 億人沒有被互聯(lián)網(wǎng)普及。而且，由于 5G 地面基站建設(shè)易受海洋、沙漠、雪山等獨(dú)特地形制約，荒野偏僻地區(qū)仍將是信號的盲區(qū)。

圖5：全球主要地區(qū)未連接互聯(lián)網(wǎng)家庭數(shù)量統(tǒng)計

　　想實現(xiàn)全球物聯(lián)網(wǎng)要怎么搞？

　　各個巨頭紛紛望向了頭頂?shù)哪瞧强铡?/p>

　　Part3.巨頭們的野望

　　作為有著汽車狂人之稱的書福哥，進(jìn)入這片星空，他要做的是車聯(lián)網(wǎng)。

圖6：吉利控股旗下股權(quán)結(jié)構(gòu)

　　吉利此次進(jìn)軍低軌衛(wèi)星，用書福哥的話說：那就是為了無人駕駛！

　　現(xiàn)階段無人駕駛的定位技術(shù)主要還是靠 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)，但是 GPS 衛(wèi)星屬于中軌衛(wèi)星，離地高度大概在 2 萬到 3 萬多公里，所以有時信號達(dá)到地面強(qiáng)度會很弱。

　　舉個例子，現(xiàn)在當(dāng)你下班行走在高樓聳立的市中心街道時，打開導(dǎo)航，你常常無法得到自己確切的位置。

　　這是因為衛(wèi)星定位信號天然的脆弱性。如果這種情況發(fā)生在無人駕駛汽車身上，后果可能不堪設(shè)想，下班后的你很可能被它帶著環(huán)游某條街道無數(shù)次，卻仍然無法找到回家的路。

　　而書福哥這次做的低軌衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)就是要通過低軌衛(wèi)星來提高衛(wèi)星導(dǎo)航的精確性！

　　根據(jù)學(xué)術(shù)文章《低軌導(dǎo)航增強(qiáng)GNSS發(fā)展綜述》，低軌衛(wèi)星由于離地高度低，繞地球旋轉(zhuǎn)一周的時間遠(yuǎn)小于中高軌衛(wèi)星，在相同時間段內(nèi)經(jīng)過的軌跡更長，可以加快高精度定位的收斂時間，提升抗干擾和反欺騙能力。低軌增強(qiáng)系統(tǒng)就是將低軌衛(wèi)星作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度天基監(jiān)測站，與中高軌衛(wèi)星定位系統(tǒng)形成互補(bǔ)，對增強(qiáng)定位的精度和完好性。

　　通過低軌衛(wèi)星來增強(qiáng)導(dǎo)航的衛(wèi)星信號，就能幫吉利定最準(zhǔn)的位！成為整條街最“準(zhǔn)”的仔！

　　當(dāng)然大洋彼岸的另一位造車狂人也進(jìn)入了這片星空，他要用低軌衛(wèi)星聯(lián)動他旗下的生態(tài)。

　　StarLink（星鏈計劃）作為馬斯克控股的又一科技公司 SpaceX 旗下的業(yè)務(wù)，通過發(fā)射低軌衛(wèi)星群，提供覆蓋全球的高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

圖7：星鏈項目建設(shè)計劃

　　據(jù)東興證券相關(guān)研報，星鏈計劃在 2019-2024 年間，將 4425 顆衛(wèi)星送上軌道。目前 SpaceX 已經(jīng)將 240 顆衛(wèi)星送達(dá)軌道，預(yù)計在今年年底對北美地區(qū)實行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)行試點(diǎn)。當(dāng)將 4425 顆低軌衛(wèi)星都送上軌道后，SpaceX 將向全球提供最高 1Gbps 的寬帶服務(wù)。

　　這時候大家問題就來了，這和小馬哥旗下的生態(tài)圈有啥關(guān)系？這不是學(xué)著移動、電信給我賣網(wǎng)嗎？

　　還真不是這么簡單。

　　小馬哥手下可不只有一個特斯拉，他同時還造屋頂（Solarcity）、造隧道(The Boring)、造火箭、造飛船（SpaceX）。

圖8:左：特斯拉中：SpaceX 右：The Boring

　　有了星鏈，你還用得著每次 OTA 推送時打開手機(jī)給你的特斯拉開移動熱點(diǎn)？

　　有了星鏈，無人駕駛的特斯拉還怕不能和吉利低軌衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)爭鋒？

　　有了星鏈，到時候無論是在家里、隧道、火箭還是飛船上，小馬哥的星鏈都將無處不在，萬物互聯(lián)就這么任性！

　　當(dāng)然，不僅僅是兩位汽車狂人，其他巨頭們進(jìn)軍低軌衛(wèi)星都有著他們各自“萬物聯(lián)網(wǎng)”的算盤。

　　據(jù)中國銀河證券研報，谷歌早在 2010 年初就聯(lián)合匯豐銀行發(fā)起了“O3b 計劃”，意圖為其他不能上網(wǎng)的 30 億人（other 3 billion）提供衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

　　Facebook 也于 2017 年成立了衛(wèi)星公司，號稱要比星鏈網(wǎng)速快 10 倍！

　　去年 4 月亞馬遜發(fā)布的 Kuiper 項目，計劃要發(fā)射 3236 顆低軌通信衛(wèi)星，數(shù)量僅次于星鏈！

　　國內(nèi)巨頭騰訊也入局，19 年 12 月發(fā)布的最新產(chǎn)品“WeEarth 超級地球”，就計劃搭建一套包括 300 顆衛(wèi)星的對地觀測網(wǎng)。

　　安信證券相關(guān)研報就稱：WeEarth 只是騰訊進(jìn)軍空天互聯(lián)網(wǎng)的第一步，未來通過優(yōu)化平臺，可以進(jìn)一步拓展通信、導(dǎo)航等相關(guān)業(yè)務(wù)，最終形成空天互聯(lián)網(wǎng)云平臺的演化。

　　Part4.低軌衛(wèi)星的大國博弈

　　巨頭們?nèi)缃窦娂娧鹤⒌蛙壭l(wèi)星，為的是搶奪優(yōu)勢軌位和頻段。

　　其實衛(wèi)星的頻段和軌道資源其實是有限且有優(yōu)劣之分的。根據(jù)安信證券相關(guān)研報，衛(wèi)星頻段中，0.3-10GHz 頻段傳播消耗最小，30GHz 附近也消耗相對較小。而且，對于頻段與軌道的分配，目前國際規(guī)則是“先申報先使用”！

　　爭奪優(yōu)勢衛(wèi)星軌位，這不單單是巨頭們對于制空權(quán)的競賽，更是拉開了又一次大國競賽的序幕！

　　上世紀(jì) 60-70 年代，美蘇兩國為了在太空競賽中拔得頭籌，一共向太空發(fā)射了三十多艘載人飛船，完成六十多次太空飛行，更是有載人登月壯舉。

　　而幾十年后的今天，美國已經(jīng)不再以國家的形式投入巨額資金進(jìn)行航空航天研發(fā)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^財政支持私營航天企業(yè)開拓太空科技。

　　SpaceX 作為目前美國最大的私人航天企業(yè)，與美國國家航空航天局（NASA）和美國空軍淵源頗深。NASA 于 2011 年正式與 SpaceX 合作商業(yè)載人航天項目，SpaceX 的諸多技術(shù)也被視為當(dāng)年 NASA 相關(guān)研發(fā)項目的延申。

　　SpaceX 旗下的星鏈計劃組網(wǎng)后，首要任務(wù)就是交付美國軍方使用，美國對低軌衛(wèi)星這一戰(zhàn)可謂勢在必得。

　　而如今太空競賽的另一方，已從蘇聯(lián)換成了日新月異的中國，中國對于此戰(zhàn)同樣是虎視眈眈。

　　早在 2016 年 12 月的《十三五國家信息化規(guī)劃》中就明確指出“要通過移動蜂窩、光纖、低軌衛(wèi)星等多種方式完善偏遠(yuǎn)地區(qū)和貧困地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。”

　　2018 年 4 月發(fā)改委發(fā)布通知：減少衛(wèi)星運(yùn)營商的頻率占用費(fèi)，免除了部分高通量衛(wèi)星終端用戶的占用費(fèi)，開展空間科學(xué)研究的衛(wèi)星系統(tǒng)實行50%的減繳政策。

　　而且，對于低軌衛(wèi)星我們有兩個殺手锏：航天科技的“鴻雁星座”與航天科工的“虹云工程”。

　　鴻雁星座與 18 年底成功發(fā)射了首顆試驗衛(wèi)星，預(yù)計今年 7 月再發(fā)兩顆衛(wèi)星，于 2024 年組網(wǎng)完成。而虹云工程同樣是在 18 年底試射成功，預(yù)計在 2022 年完成 156 顆衛(wèi)星組網(wǎng)業(yè)務(wù)。

　　同時，國內(nèi)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈的整體建設(shè)也是如火如荼。

圖9：低軌衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈

　　低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)目前建設(shè)重點(diǎn)是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和衛(wèi)星研發(fā)，產(chǎn)業(yè)鏈上游需求十分明確；未來隨著基礎(chǔ)建設(shè)完成，產(chǎn)值占比更大的應(yīng)用服務(wù)將是巨大看點(diǎn)！

圖 10：低軌衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)廠商

　　現(xiàn)階段，產(chǎn)業(yè)鏈上游衛(wèi)星的研發(fā)、制造企業(yè)如：航天科工、中國衛(wèi)星、銀河航天，均已有自己的低軌衛(wèi)星星座計劃，研發(fā)制造工作在穩(wěn)步推進(jìn)。

　　未來，隨著衛(wèi)星的上天，產(chǎn)業(yè)景氣度將向下游傳導(dǎo)。傳統(tǒng)的衛(wèi)星應(yīng)用及服務(wù)企業(yè)如：中國衛(wèi)通、航天科技，和跨界衛(wèi)星運(yùn)營企業(yè)吉利、騰訊，利用組網(wǎng)星座系統(tǒng)，將逐步推進(jìn)天地一體化進(jìn)程！

　　從 2000 年中國建成北斗一號系統(tǒng)，到今年 6 月預(yù)計完成萬眾矚目的北斗三號系統(tǒng)，我們花了 20 年時間打造出我國完全自主可控的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，而美國的 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)交付運(yùn)營是在 1994 年。

　　衛(wèi)星定位系統(tǒng)之爭，我們慢了 20 年。此次，低軌衛(wèi)星的中國與美國競爭序幕再次拉開。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的新太空竞赛：低轨卫星背后的中美大国博弈的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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