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马斯克放卫星太空垃圾泛滥

马斯克放卫星太空垃圾泛滥 ， 警惕美国抢占轨道和频率铁流 ·来源：铁君据外媒报道 ， 马斯克公开放话 ， 6个月内公测卫星互联网 。 有媒体称马斯克要颠覆5G 。 铁流认为 ， 这是马斯克的又一轮炒作 。此前 ， 埃隆·马斯克就使用星链(Starlink)卫星 ， 发出了他的第一条推文 。 马斯克在社交网站上发文称 ， “通过Starlink卫星发送了这条推文 。 ”随后 ， 他又发布了一条称 ， “哇 ， 它成功了 。 ”如果说川普和乌克兰政客是“推特治国” ， 马斯克则毫无疑问是推特“推特圈钱” ， 此前 ， 美国证监会甚至放话：(马斯克)再乱发推特就起诉你(非原话 ， 但大致是这个意思) 。诚然 ， 卫星通信很有潜力 ， 但只会是现有通信体现的补充 ， 而非革命 。 马斯克鼓吹的采用42000颗卫星组成星链星座 ， 从而真正实现覆盖全球的自组网络 ， 彻底摆脱光纤和基站的区域限制 ， 只是给投资人画的大饼 。 不过 ， 大家要警惕由于SpaceX大量发射卫星带来的太空垃圾问题 ， 以及美国借此抢占轨道和通信频率的问题 。星链星座使人类通信彻底摆脱光纤和地面基站是大忽悠其实 ， 用无人机和卫星实现普适性的通信这个早已不是什么新鲜事 ， 美国谷歌公司 ， 就鼓吹并曾经尝试过 ， 结果事实证明 ， 就是一个炒股价 ， 玩噱头的东西 ， 根本缺乏可行性 。 马斯克宣布发射12000颗卫星覆盖全球的自组网络 ， 彻底摆脱光纤和基站的区域限制是不靠谱的 。这种结果的根源在于技术限制使卫星通信难以普及 。一直以来 ， 传统的卫星通讯基于C频段和Ku频段 ， 而且受到发射功率 ， 天线尺寸等因素的影响 ， 能够满足普通老百姓日常使用的普适性卫星通信网络在技术上难度很大 ， 截至目前 ， 卫星通信的用户基本锁定于军队、政府、金融机构 ， 以及一些实力雄厚的跨国公司 。根据香农定理 ， 信息传输能力与带宽和发射功率成正比 ， 与背景噪音功率成反比 。 这里先解释一下带宽 ， 一般信道都有一个最高的信号频率和最低的信号频率 ， 只有在这两个频率之间的信号才能通过这个信道 ， 这两个频率的差值就叫做这个信道的带宽 。 用来打个比喻的话 ， 带宽好比是公路的宽度 。 5G在频谱利用率和4G差不多的情况下 ， 把网速提升上去 ， 最为关键的一点就是5G采用大带宽 ， 国内运营商在中频获得了100M以上的带宽 ， 而一些国外运营商则在高频上获得了几百兆的带宽 ， 相比之下 ， 4G带宽仅为几十兆 。如果要把信息传输能力提升上去 ， 比较现实的做法是提升“信息公路”的宽度 ， 或者提升信号的发射功率 。 以发射功率来说 ， 4G是40W ， 华为5G的发射功率则高达240W ， 诺基亚上液冷 ， 发射功率高达320W.就带宽来说 ， 5G暴力提升的做法之一就是把带宽从4G时代的几十兆 ， 提升到5G时代的上百兆乃至1个G ， 像几大厂商测试中宣称的高速率 ， 都用了800M以上的带宽才能完成这种极速测试 ， 在实践中 ， 是不可能在低频拿出800M带宽给运营商挥霍的 。不过 ， C频段和Ku频段相对有限 ， 而且非常宝贵 ， “信息公路”的宽度天然受到限制 。 而受技术水平限制 ， 信号的发射功率的提升也不是无节制的 。 而且Ku波段的网络需要蝶形天线发射和接收的 ， 在房间里是接受不到的 。 阴天、大雨连接也会受到影响因此 ， 无线传输能力也会有一个上限 ， 而且在室内、阴雨天的用户体验会非常糟糕 。 当有限的资源面临庞大的用户 ， 自然会导致用户多了上网就卡 ， 甚至会出现无法接入的情况 。 诚然 ， 卫星通信可以学5G搞高频扩容 ， 马斯克就计划使用Ka波段(26.5 to 40 GHz)和V 波段(50 to 75 GHz) ， 但高频扩容是有代价的 ， 而且频率越高 ， 覆盖就越差 。 因此 ， 虽然5G、卫星通信等被媒体炒得火热 ， 但光纤才是数据传输的大动脉 。卫星通信还要解决功率和天线的问题 。 在发射功率不变前提下 ， 距离近可以降低信号衰减 ， 当信息传输距离扩大到海平面和近轨人造卫星的距离 ， 要想实现信息的可靠传输 ， 就必须提升下行功率(卫星信号到手机)和上行功率(手机信号到卫星) ， 而要满足这一标准 ， 会使电子元器件的体积大幅增加 ， 这必然导致射频天线的尺寸根本塞不进当前以轻薄为主打要求的手机中 。事实上 ， 卫星通信终端 ， 尺寸都比较大 ， 一般都安装在建筑物上面或者大型的车辆上 。 随着半导体技术的发展 ， 卫星通信终端的体积缩小了不少 ， 能够放到小汽车上 ， 但还是塞不进手机里 ， 不适合普通人随身携带 。正是因此 ， 卫星通信只能服务少数人 ， 用户数量少又带来价格过高的问题 。比如美国当年的铱星计划 ， 铱星移动通信系统最多只能满足50万用户的语音通信 ， 而且由于用户体验非常一般 ， 实际用户远远达不到这个数字 ， 受巨大的研发费用、系统建设费用和维护费用拖累 ， 铱星背上了沉重的债务负担 ， 最终不得不申请破产 ， 由美国军方当了接盘侠 。由此可见 ， 卫星通信只仅仅是作为补充的形式而存在 ， 更多的服务于军队、政府、金融机构 ， 以及一些实力雄厚的跨国公司 ， 无法向老百姓提供普适性服务 。其实 ， 中国也有卫星通信的计划 ， 一个是鸿雁星座计划 ， 另一个是虹云工程 。鸿雁星座计划 ， 2016年立项 ， 计划2020年建成 ， 计划发射60颗低轨道卫星 ， 实现全球组网 。虹云工程 ， 计划发射156颗卫星 ， 它们在距离地面1000公里的轨道上组网运行 。鸿雁和虹云都是现有通信体系的补充 ， 为飞机、轮船、客货车辆、野外场区、作业团队以及一些偏远地区的村庄、岛屿提供服务 。 无法承载提供普适性服务的能力 。警惕美国借此先占轨道和频率一般把距离地面1500公里之内的轨道称为低轨 。 一般而言 ， 距离地面300公里之内的轨道大气阻力稍大 ， 轨道衰减较快 ， 不是部署通信卫星的经济轨道 。 卫星的轨道 ， 根据不同的地面覆盖目的 ， 有不同的轨道倾角——与赤道的夹角 ， 实现一定的轨道重访设计 ， 所以轨道高度也是有讲究的 ， 所以300公里至1500公里区间覆盖较好经济性较好的轨道层次是有限的 。ITU的规则是发达国家制定的 ， 基本上是披着文明外衣的丛林法则 ， 核心是先占先得 ， 轨道和通信频率划分一样 ， 都是先占先得 。 到目前为止 ， 我国代表没有能力影响频率协调规则的制定 。 在卫星频轨领域 ， 我们被别人告输过 ， 我们被别人谴责过 。 反而 ， 我们的卫星被干扰 ， 我们定位了 ， 那个北美国家就是不认 。根据媒体报道 ， 今年 ， SpaceX还会部署2至6批卫星 ， 每批60颗 。 预计到2024年 ， 他们会将4425颗卫星部署在地球上方1150公里至1325公里处 ， 通过Ku与Ka波段之间传输数据 ， 另有7518颗卫星部署在地球上方335公里至346公里处 ， 以V波段传输 。这种做将会占据大量轨道和通信频率资源 ， 而且会制造海量太空垃圾 。 卫星靠惯性飞行 ， 拐弯的动力代价十分高昂 ， 可以和发射成本比比 ， 所以低轨商业通信卫星一旦入轨 ， 一般就不再变轨 ， 不能主动规避碰撞了 。马斯克发射42000颗卫星的做法 ， 将会大幅增加轨道“拥挤程度” ， 增加发生“交通事故”的概率 ， 事实上 ， 此前已经有一颗386公斤重的星链卫星 ， 一度迫近欧洲空间局的卫星轨道 ， 迫使欧空局作出一个回避操作 ， 而SpaceX将此事件归咎于系统错误 。 必须强调的是 ， 空间碎片有个临界点 ， 一旦超过就像雪崩一样失稳 ， 两颗卫星 ， 一旦撞击就会产生几万个碎片 ， 呈几何级数增长 ， 马斯克这么做 ， 就是在人为制造海量太空垃圾 。马斯克的做法其实是给投资人看的 ， 继续画饼圈钱 ， 星链星座使人类通信彻底摆脱光纤和地面基站是大忽悠 。 相对于这些卫星 ， 马斯克通过星链星座占据的频率和轨道才是真正的无价之宝 ， 没准这次马斯克也许想当一回“太空版李嘉诚” ， 先把轨道和频率抢下来 ， 就像李嘉诚囤地一样 ， 马斯克把这些轨道和频率“囤”些年 ， 待价而沽 。结语正如大家调侃“有线是无限的 ， 无线是有限”的 ， 真正承载信息的大动脉是光纤 ， 至于无线侧到底是WIFI ， 还是4G/5G大家可以根据实际情况自由选择 ， 但光纤的地位是无法取代的 。因此 ， 设计的原则是用有线尽量去靠近用户 ， 在最近用户的地方使用无线 。 而卫星通信却是背道而驰 。 鼓吹美国卫星通信使人类通信彻底摆脱光纤和地面基站的说辞 ， 就是瞎扯淡 。 卫星通信确实有前途 ， 但并非对现有通信体系的革命 ， 而是对现有通信体系的补充 。目前 ， 中国和美国正在竞争的是低轨碎片清除技术 ， 也是军民两用 ， 谁能够高效率地清除低轨的碎片 ， 也意味着能够占有和控制低轨的空间 。 现有空间资源分配规则是美国主张的先占先得原则 。 中国如果具备控制空间的技术 ， 就可以主张按人口分配空间资源 。 卫星空间轨道 ， 通信频谱 ， 这些都是无价之宝 ， 中国已经落后 。 今年 ， 中国可能被迫采用错位方案(错开轨道和频率) 。


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