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天网渐形成

本文作者:编辑部       点击: 2023-02-28 16:42
前言:
 
2019 年,随着“星链”计划的实施,在科技人员的努力下,商业公司开始以更低成本,批量将卫星送上近地轨道空间,短短 2,3年时间,已经有数千颗卫星出现在了近地轨道中。而这次批量造星的目的不是向外探索,而是构筑数字世界的“天网”,将互联网的“网线”拉到空中,将地球“包裹”起来。无死角地为地面的各种应用提供高速的数据传输服务,这种大规模天地间传输数据的方式,随着应用的普及得到越来越多消费者和公司的人可,带动又一次太空经济热潮。

数字经济的成长,正在让互联网变得无所不在,地球表面已经密布了有线、无线通信基础设施,哪怕是海底也有通信光缆在传递海量数据,但是尽管如此,全球未能接入互联网的人口仍有数十亿之多,最新最新统计,全球现有46.6亿网民,而全球人口在2022年11月15日达到了80亿这个数字,也就是说仍有4成多的人口缺乏接入互联网的有效手段。在基础设施条件欠佳的偏远地区,在受到重大自然灾害的地区,还有占地表面积最大的海洋表面,互联网的“盲区”依然很大。

扩展传统地面接入,增加非地面(NT:non terrestrial)接入,是实现真正的网络连接全球覆盖的有效途径。这些补充性NT接入手段可以通过多种不同途径提供,例如无人机(drones)、高空平台(HAPS)和/或近地轨道(LEO)卫星。这些移动NT节点应该是总体无线接入解决方案的一个有机组成部分,作为对地面网络的扩展,提供真正无缝的全球覆盖。目前,正在大规模部署的NT网路,非低轨卫星莫属。

SpaceX的猎鹰系列可回收火箭的成功,让卫星发射成本最高下降了100倍!!!发射成本大幅度降低和可重复使用火箭的发展推动当今的卫星行业掀起新的变革。成百上千颗卫星近地轨道卫星(LEO)进入太空。 5G、互联汽车、物联网(IoT)、智能家居以及智慧城市等地面技术的创新,同样造成了带宽需求的激增,越来越多的高吞吐量卫星为这些不断扩展的应用传输海量数据。

预计到2029年,地球近地轨道将部署总计约57000颗低轨卫星。低轨卫星产业已成为全球竞争的新蓝海。

ChatGPT对于LEO的解读:
低地球轨道 (LEO) 卫星是在不到 2,000 公里的高度绕地球运行的卫星。这些卫星通常用于各种应用,包括地球观测、通信、导航和科学研究。低轨道卫星技术正在迅速发展,公司和组织在开发和部署新卫星和地面系统方面投入了大量资金。材料科学、小型化和电池技术的进步使得建造更小、更有能力的卫星成为可能,这些卫星可以更快、更便宜地发射和部署。此外,通信和跟踪技术的进步使卫星通信和定位更加高效和可靠。

低地球轨道(LEO)卫星用于各种应用,包括电信、导航、遥感和地球观测。它们是这些应用的首选,因为它们靠近地球,这使他们能够提供高频覆盖和低延迟。低地球轨道卫星也可用于天基互联网服务,因为它们甚至可以为世界上最偏远的地区提供宽带连接。LEO卫星为设备制造商提供了大量机会,可以提供有助于满足广泛行业需求的创新解决方案。

更多LEO卫星上天

在过往的5年中,全球卫星产业产值从2680亿美元成长到2800亿美元左右,其中地面设备和服务部分的占比在9成以上。这里面,卫星地面设备产值占比高达到51%,主要包含各种接收装置,在数字经济的推动下GNSS与网络装置有小幅度成长。卫星服务产值占比42%,其中的83%服务于卫星电视、广播、终端宽频等消费市场,而15%则为企业提供服务。

从2019年,SpaceX与OneWeb开始大量发射LEO(近地轨道卫星,也称低轨卫星)卫星开始,卫星制造和发射的占比成长快速。截至2022年4月的统计,全球共计发射5465颗卫星,其中86%为LEO卫星。2021年全年发射1715颗卫星,产值占比5%,同比增长39%!其中LEO占比更是高达98%。

卫星发射服务方面,主要参与业者包括SpaceX(马斯克创办)、Oneweb(软银投资,英国政府持股,2022年7月与法国卫星公司Eutelsat合并成为欧洲最大卫星公司)还有欧洲航天局的Arianespace系列火箭,以及2021年成立的中国卫星网络集团公司(主要为中国自用卫星提供发射服务)。2021年全球卫星发射同比年增30%,其中35%的卫星发射集中在美国,SpaceX和Oneweb公司的发射量占据7 成,其中Oneweb一度使用俄罗斯提供的卫星发射服务,但随着俄罗斯的入侵乌克兰的军事行动,Oneweb暂停了所有在俄罗斯发射卫星的服务。

未来几年,LEO卫星发射还将继续提速,SpaceX的星链计划,从2022年到204年间发射2020颗卫星的项目正在稳步实施,从2025年开始,到2027年,计划发射7518颗卫星,该公司曾经于2019年10月申请追加3万颗卫星的星链计划并未全部得到许可,2022年12月1日,美国FCC(联邦通讯委员会)裁定只允许部署其中约7500颗,其余的发射计划暂缓决定,这也可能是出于反垄断的因素。

因为根据目前国际电联(ITU)的相关规定,卫星的轨道、频率资源分配采用的是先到先得的规则,只要某国申报了卫星轨道频率资源,在规定时间内,其他国家或公司就不能再占用,除非申报国在规定期限内未能完成申报的发射计划。因此,在未来几年,具备条件的国家和公司都会增加在LEO卫星发射方面的投入,以便“先到先得”。

如OneWeb计划在到2030年前发射总计超过7000颗卫星,加拿大卫星公司Telelsat计划到2030年前部署1700颗卫星。韩国南华系统计划2030年前2000颗卫星发射,为用户提供卫星宽频网络服务,等等。

LEO的商业布局不断扩展
在卫星制造部分,处于信息安全角度的考虑,各国卫星平均自造占比超过80%。地面设备部分,2021年度,全球市场总额达到219.9亿美元,其中北美市场占比43%,欧亚占比27%,亚太占比18%,年复合增长率达到20%,是目前最主要的三大市场。

相较于GEO(地球同步轨道卫星)和MEO中轨道卫星,LEO卫星信号延迟在30~50ms,接近4G网络传输水平,大多数LEO供应商均提供卫星宽频网络连接服务,同时在缺乏基础设施的地区,LEO通信可以很好地提供较高速率的数据传输,这使得IoT设备可以部署到地球表面的任何地方,且成本可控。

全球通讯卫星地面设备市场以陆地应用为大宗,整体占比48%,包括车载,家庭用户和企业的卫星通讯需求,预计到2030年全球约有1.2亿辆汽车会搭载卫星通信设备,加上另一个具有成长潜力的市场--IoT,很多厂商都将跃跃欲试;除地面应用之外,航空航天应用占比31%,预计到2040年全球约有4.7万架飞机使用卫星通信设备传输数据;剩余的21%为海事应用,除了传统的定位服务,越来越多客轮、货轮使用卫星通信设备传递更多数据,2022年的统计显示约有165.4万艘船只装备了卫星通信设备。

在卫星的宽频商业应用中,自2020年10月SpaceX旗下的Starlink的宽频服务开展以来,已经收获数百万用户的信任(2022年9月的数据为70万,且有数倍的潜在用户),2022年第二季,该公司推出了面想企业用户的Premium版服务,月租费用消费版99美元,企业用户Premium版500美元。此外,2021年9月,Starlink与日本电信运营商KDDI合作,为山区或灾害地区提供通信网络回传业务,2022年与夏威夷航空签订合约,为该航空公司的乘客提供空中上网服务。

另一家LEO供应商OneWeb与BT、Telefonica合作,在欧洲拉丁美洲偏远地区提供行动网络服务,增加这些地区运营商的覆盖范围和网络容量;此外OneWeb还与系统整合上Navarino合作,计划于2023年起为船舶提供宽频服务。

Swarm 是目前太空中最小的可操作商用卫星,只有 11x11x 2.8厘米,重量仅为 400 克。由于体积小,它们的发射成本比大多数卫星低得多,为客户节约大量成本。Swarm 的卫星在 450-550 公里的高度运行,提供全面的全球覆盖。卫星像珍珠串一样散布成一系列分布在太阳同步轨道平面上。这种配置使卫星能够保持可靠的全球网络覆盖。
 
图说 :Swarm 是目前太空中最小的可操作商用卫星,只有11x11x 2.8 厘米,重量仅为 400 克    图片来源 :https://swarm.space/
 

在民用领域,LEO星链系统的便捷部署,抗干扰和可靠性,可以将数字世界的触手延伸到灾区,偏远地区,为解决救助灾民,解决贫困,以及科学考察等各种应用提供帮助。

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