《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > “星鏈”之運(yùn)營密碼

“星鏈”之運(yùn)營密碼

2022-10-18
作者:普神之火
來源:太空與網(wǎng)絡(luò)

  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(dá)到100萬。同時(shí),“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(duì)海上、空中的服務(wù)也即將全面鋪開,真正實(shí)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(shí)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(yùn)營具有緊密關(guān)系。

  一、運(yùn)營理念

  (一)軟件定義。通過對(duì)“星鏈”衛(wèi)星版本的不斷升級(jí),SpaceX增強(qiáng)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?fù)浣Y(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(jìn)行升級(jí)的能力。通過軟件調(diào)整,SpaceX還可以改變衛(wèi)星的空中運(yùn)行姿態(tài),降低對(duì)地面天文觀測(cè)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(shí),“星鏈”的軟件定義的廣域網(wǎng)(SDWAN)特點(diǎn)是其中標(biāo)的重要因素。而“星鏈”團(tuán)隊(duì)在俄烏沖突早期通過軟件更新成功應(yīng)對(duì)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(yùn)營。SpaceX強(qiáng)調(diào)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化,目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自主運(yùn)營,降低人工干預(yù)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(fù)雜等,依靠大量人工實(shí)施全面、直接地監(jiān)視、控制、管理、維護(hù)難度巨大。為此,“星鏈”團(tuán)隊(duì)中設(shè)有運(yùn)營自動(dòng)化等專業(yè)崗位,具體負(fù)責(zé)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)營、擴(kuò)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(hù)性;開發(fā)網(wǎng)絡(luò)定制軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)、性能的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、告警與應(yīng)對(duì);對(duì)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化軟件進(jìn)行升級(jí)迭代等。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的快速檢測(cè)、表征以及異常情況處置的自動(dòng)化,最大限度地減少人工干預(yù)。

 ?。ㄈ┙ㄟ\(yùn)一體。在“星鏈”的日常運(yùn)營過程中,只有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心有固定編組、固定人員,專門負(fù)責(zé)常態(tài)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控運(yùn)營。在“星鏈”的導(dǎo)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(dān)負(fù)上述職責(zé)的同時(shí),還負(fù)責(zé)星座的軌道設(shè)計(jì)、自主導(dǎo)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(shí),更是由多個(gè)部門人員聯(lián)合應(yīng)對(duì)。通過研發(fā)與運(yùn)營團(tuán)隊(duì)的相對(duì)統(tǒng)一的方式,既保證了技術(shù)研究與實(shí)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(duì)處置效率,同時(shí)還降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的整體成本。

  二、空間運(yùn)營管理

 ?。ㄒ唬┻\(yùn)營管理內(nèi)容

  一是發(fā)射后?!靶擎湣毙l(wèi)星發(fā)射升空后,在地面控制下,首先進(jìn)入距地面210公里的初始軌道,隨后利用星載“霍爾”推進(jìn)器抬升軌道,部分衛(wèi)星直接進(jìn)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(shí)間后再進(jìn)入550千米高度不同軌道面。這一過程一般持續(xù)4至5個(gè)月時(shí)間。

  二是入軌后。進(jìn)入550千米最終軌道后,衛(wèi)星將運(yùn)行近5年時(shí)間直至退役。期間,“星鏈”衛(wèi)星對(duì)其他空間目標(biāo)的跟蹤監(jiān)視、對(duì)可能碰撞事件的規(guī)避、對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)事件的應(yīng)對(duì),也需要持續(xù)進(jìn)行長期不斷地跟蹤控制。

  三是到壽后。衛(wèi)星完成預(yù)期工作時(shí)間后幾周內(nèi),將在地面控制下,利用霍爾發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力將其從軌道推離;在適當(dāng)高度啟動(dòng)高阻力模式,利用大氣層的阻力使衛(wèi)星進(jìn)一步降速并快速脫離軌道,實(shí)現(xiàn)到壽衛(wèi)星的再入大氣層完全燒蝕。

 ?。ǘ┻\(yùn)營管理機(jī)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(gè),除負(fù)責(zé)其火箭的發(fā)射行動(dòng)監(jiān)控、載人行動(dòng)管理以及未來登月、登陸火星等行動(dòng)。同時(shí),SpaceX在佛羅里達(dá)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(shí)施發(fā)射控制。而在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,對(duì)其實(shí)施抬升前檢測(cè)、狀態(tài)控制、軌道控制、碰撞規(guī)避、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、軟件升級(jí)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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。

  一是導(dǎo)航控制團(tuán)隊(duì)。在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后接管,主要負(fù)責(zé)對(duì)衛(wèi)星軌道、姿態(tài)等進(jìn)行控制,下設(shè)“星鏈”衛(wèi)星導(dǎo)航控制、星座管理、碰撞規(guī)避等三個(gè)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(cè)、跟蹤與指揮(TT&C)天線建于華盛頓州布魯斯特。該團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員除負(fù)責(zé)“星鏈”衛(wèi)星空間交通的管理與星座維護(hù)外,還負(fù)責(zé)衛(wèi)星軌道的設(shè)計(jì)、自主規(guī)避系統(tǒng)與技術(shù)的開發(fā)。同時(shí),其人員要與美太空軍第18空間防御中隊(duì)等外部機(jī)構(gòu)常態(tài)化協(xié)作。

  二是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心。為專設(shè)機(jī)構(gòu),由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營工程師、分析師、技術(shù)員等專責(zé)人員組成,并分不同輪換班組全年7*24小時(shí)不間斷工作。負(fù)責(zé)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行,探測(cè)、發(fā)現(xiàn)、報(bào)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(shí)施系統(tǒng)升級(jí)更新、提高網(wǎng)絡(luò)整體性能等。對(duì)“海上星鏈”等新業(yè)務(wù)是否滿足美政府機(jī)構(gòu)技術(shù)要求、影響的分析,也由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心提出。

  三是安全管理團(tuán)隊(duì)。“星鏈”部門內(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(jì)、固件安全、操作系統(tǒng)安全等專長,擔(dān)負(fù)系統(tǒng)安全審查、威脅探測(cè)與應(yīng)用、系統(tǒng)安全升級(jí)等任務(wù)。

  (三)外部輔助機(jī)構(gòu)

  一是美太空軍第18空間防御中隊(duì)。前稱第18空間控制中隊(duì),2022年4月改為現(xiàn)名,駐加利福尼亞州范登堡基地,負(fù)責(zé)指揮和控制美軍甚至美科研機(jī)構(gòu)(如麻省理工林肯實(shí)驗(yàn)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(dòng);對(duì)空間所有物體進(jìn)行監(jiān)視、跟蹤、編目與識(shí)別;對(duì)空間目標(biāo)發(fā)生碰撞、解體、再入大氣層的時(shí)間、地點(diǎn)及其殘骸的可能落點(diǎn)等情況發(fā)布預(yù)警;牽頭負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)空間事件處理、在軌碎片風(fēng)險(xiǎn)緩解等工作。同時(shí),該中隊(duì)還與相關(guān)大學(xué)以及國際空間機(jī)構(gòu)保持業(yè)務(wù)聯(lián)系。SpaceX“星鏈”衛(wèi)星的發(fā)射、軌道運(yùn)行、碰撞規(guī)避以及到壽脫軌均需要與第18空間防御中隊(duì)合作,獲得該中隊(duì)空間態(tài)勢(shì)情報(bào)信息支持。

  二是空間態(tài)勢(shì)感知商業(yè)機(jī)構(gòu)。2016年成立的LeoLabs公司,一直在建設(shè)商業(yè)空間態(tài)勢(shì)感知能力,為美國軍方、航天企業(yè)提供空間態(tài)勢(shì)監(jiān)視、預(yù)警服務(wù)。日本航空自衛(wèi)隊(duì)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?yán)走_(dá),在新西蘭和哥斯達(dá)黎加各建立2部相控陣?yán)走_(dá),并正在澳大利亞和亞速爾群島建設(shè)新雷達(dá),以對(duì)飛越其觀測(cè)區(qū)域的任何太空物體實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè)。LeoLabs聲稱,相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)近地軌道10厘米太空物體的監(jiān)測(cè)能力,其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小至2厘米的空間物體的監(jiān)測(cè)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(yùn)營機(jī)構(gòu)都依賴該公司的數(shù)據(jù)服務(wù)。

  三是空間氣象預(yù)測(cè)機(jī)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(yù)報(bào)中心,以及太空軍第45三角洲部隊(duì),擔(dān)負(fù)空間天氣預(yù)測(cè)的職責(zé),并為空間發(fā)射活動(dòng)提供氣象預(yù)警。是美國NOAA空間天氣預(yù)測(cè)的補(bǔ)充。2022年2月3日,因空間天氣預(yù)測(cè)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(dǎo)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(yùn)營

  (一)軌道控制。利用衛(wèi)星載GPS系統(tǒng)、地面探測(cè)系統(tǒng),“星鏈”控制人員監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的高度、速度等信息,控制其進(jìn)行轉(zhuǎn)軌等機(jī)動(dòng)。首先,“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射后進(jìn)入距地面210千米的初始軌道后,地面人員對(duì)其進(jìn)行初始測(cè)試,對(duì)未能通過測(cè)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(tuán)隊(duì)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(cè)試的衛(wèi)星,利用其“霍爾”發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)動(dòng),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(shí),避免太陽光反射對(duì)地面天文觀測(cè)等的影響。最后,衛(wèi)星進(jìn)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(yùn)營商的廣泛安全憂慮。2021年8月,英國南安普頓大學(xué)研究人員認(rèn)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(fēng)險(xiǎn)將占90%。實(shí)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(shì)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(shì),并與美軍第18空間防御中隊(duì)共享;根據(jù)星載傳感器獲取信息以及第18空間防御中隊(duì)提供的碰撞預(yù)警情報(bào),“星鏈”衛(wèi)星提前實(shí)施自主機(jī)動(dòng),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(rèn)為值得信賴,可在碰撞幾率為10萬分之一時(shí)即實(shí)施機(jī)動(dòng)規(guī)避,比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)安全10倍。其次,臨時(shí)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(shí),“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(jìn)方向上的橫截面積,以使相撞機(jī)率進(jìn)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(yùn)行情況的透明度;同時(shí)自愿向聯(lián)邦通信委員會(huì)提供“星鏈”星座運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告,為避免可能的空間相撞提供信息參考。

 ?。ㄈ┌踩珣?yīng)對(duì)。SpaceX認(rèn)為,其是其他“民族主義國家和行為體的攻擊目標(biāo)”,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(tuán)隊(duì),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(cè)、識(shí)別、分類和恢復(fù),定位和阻止威脅來源。其次,對(duì)“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(yùn)營、子系統(tǒng)工程、軟件開發(fā)、導(dǎo)航控制、網(wǎng)絡(luò)工程、運(yùn)行自動(dòng)化以及產(chǎn)品安全等專業(yè)技術(shù)人員合作共同應(yīng)對(duì),包括制定問題緩解措施,針對(duì)異常進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)等,并提高網(wǎng)絡(luò)異常情況的針對(duì)性快速檢測(cè)、告警與應(yīng)對(duì)能力。“星鏈”團(tuán)隊(duì)在俄烏沖突中,即通過對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)軟件的快速更新升級(jí),成功應(yīng)對(duì)了俄方的攻擊,其效率與效果遠(yuǎn)超美軍水平。

  四、地面網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營

 ?。ㄒ唬幦÷涞馗鄧?/strong>

  目前,“星鏈”服務(wù)已經(jīng)覆蓋全球七大洲共37個(gè)國家。國際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)定,一項(xiàng)衛(wèi)星服務(wù)在某國落地前需要獲得該國政府批準(zhǔn)。為此,SpaceX采取了多種方式推進(jìn):一是在目標(biāo)國成立分公司直接推廣。這應(yīng)是“星鏈”推動(dòng)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(biāo)國家政府的政策限制。2021年下半年,SpaceX在印度成立了由其獨(dú)資控股的子公司,并由馬斯克前合作伙伴、Sanjay Bhargava任主管,計(jì)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(yù)定客戶退款。二是在外交配合下主動(dòng)協(xié)商。SpaceX為實(shí)現(xiàn)“星鏈”在某個(gè)國家政府的落地批準(zhǔn),一般主動(dòng)與該國政府機(jī)構(gòu)聯(lián)系,并得到美國外交機(jī)構(gòu)的背后支持。從SpaceX公司在古巴的推動(dòng)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(jìn)行高層視頻會(huì)談邀請(qǐng);隨后,美國駐巴西大使館商務(wù)參贊代表SpaceX會(huì)見了巴西通信部高層,推動(dòng)雙方的視頻會(huì)議進(jìn)程;在巴通信部長與馬斯克進(jìn)行了電話會(huì)談及在美會(huì)面后,巴西國家電信管理局(ANATEL)于2022年1月28日批準(zhǔn)“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(jìn)行試點(diǎn)試用?!靶擎湣狈?wù)正在按內(nèi)部測(cè)試-外部測(cè)試-正式服務(wù)的階段逐步推出。面對(duì)部分國家對(duì)“星鏈”的疑慮,SpaceX也允許其以獨(dú)立試點(diǎn)、試用的方式,檢驗(yàn)“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(shí)驗(yàn)許可,允許“星鏈”在智利國內(nèi)兩個(gè)地區(qū)的教育、醫(yī)療等領(lǐng)域試點(diǎn),提供網(wǎng)絡(luò)速率50Mb/秒至150Mb/秒。

  隨著服務(wù)范圍的不斷擴(kuò)展,SpaceX為其客服團(tuán)隊(duì)招聘雙語客服人員,針對(duì)相應(yīng)國家客戶提供遠(yuǎn)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(jìn)入東北亞地區(qū)。

  (二)擴(kuò)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(kuò)展,今年9月份又將服務(wù)擴(kuò)展至南極洲美國南極研究中心McMurdo站,從而實(shí)現(xiàn)了向全球所有大洲提供服務(wù)。二是服務(wù)對(duì)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(duì)用戶等不斷擴(kuò)展,并針對(duì)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(shí)延等,其服務(wù)費(fèi)用也因此得到提高;特別是對(duì)美軍的服務(wù),早在“星鏈”最初兩顆實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)動(dòng)房車、空中民航飛機(jī)、海上船舶、鉆井平臺(tái)等多領(lǐng)域機(jī)動(dòng)式服務(wù)平臺(tái)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(jì)劃于2023年第一季度實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn),但SpaceX利用馬斯克的名人效應(yīng)、社交媒體的傳播優(yōu)勢(shì),不斷發(fā)布“星鏈”最新進(jìn)展、試用效果等情況,同時(shí)采取多種推廣模式以實(shí)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(diǎn)。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(fēng)、火山等救災(zāi)機(jī)會(huì),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(dú)特優(yōu)勢(shì)。而SpaceX利用俄烏沖突之機(jī),通過多種渠道向?yàn)跆峁?.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(duì)外銷售手段。SpaceX對(duì)“星鏈”的對(duì)外推廣銷售,一直走的是直接面向用戶的相對(duì)封閉、自主、獨(dú)立的銷售模式。但2022年初以來,“星鏈”的主要競爭對(duì)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(duì)競爭壓力,2022年9月,SpaceX與遠(yuǎn)程通信提供商Speedcast簽署分銷協(xié)議,通過該公司實(shí)現(xiàn)“星鏈”服務(wù)的轉(zhuǎn)售。這是SpaceX就“星鏈”服務(wù)達(dá)成的第一單分銷合作。三是通過企業(yè)合作“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”。SpaceX與美國第二大通信運(yùn)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(yuǎn)地區(qū)的手機(jī)用戶提供移動(dòng)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(shí),SpaceX還與蘋果公司就IPhone手機(jī)使用“星鏈”進(jìn)行通信事項(xiàng)進(jìn)行了協(xié)商。2020年10月,SpaceX還實(shí)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(yuǎn)地區(qū)的通信提供“星鏈”寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

 ?。ㄋ模┩晟频孛婢W(wǎng)絡(luò)設(shè)施

  為確?!靶擎湣庇脩舻男枰?,SpaceX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(gè),歐洲地區(qū)在20個(gè)以上,大洋洲地區(qū)也在30個(gè)左右。一是地面網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營?!靶擎湣毙l(wèi)星間激光通信近已在對(duì)澳大利亞等國部分地區(qū)的服務(wù)中首次投入運(yùn)用,SpaceX承諾今年內(nèi)將繼續(xù)得到完善,未來將真正實(shí)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(yùn)營崗位,負(fù)責(zé)推動(dòng)“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(yùn)營,評(píng)估改善相關(guān)地面基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)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。“星鏈”地面站初期采用英國Cobham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(hào)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(hào)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(jì)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(cè)、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(hào)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。

 微信截圖_20221018163215.png

  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(yùn)營情況看,其仍存在部分短板:

 ?。ㄒ唬┕?yīng)鏈穩(wěn)定性存在不足

  近年來,新冠疫情的蔓延導(dǎo)致全球供應(yīng)鏈?zhǔn)艿絿?yán)重沖擊,SpaceX的“星鏈”衛(wèi)星生產(chǎn)運(yùn)營同樣受到影響。2021年下半年,SpaceX公司高層在多個(gè)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(yù)訂用戶發(fā)送郵件稱,因芯片供應(yīng)不足導(dǎo)致其地面用戶終端生產(chǎn)率下降,因此原計(jì)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(duì)芯片等短缺零部件,向相關(guān)合作生產(chǎn)商提前預(yù)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(shí)考慮到新建芯片流水線的巨大時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本,考慮并購臺(tái)灣的芯片工廠;三是進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略規(guī)劃、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(fēng)險(xiǎn),確保供應(yīng)連續(xù)。

  (二)網(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(duì)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(yàn)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(duì)俄羅斯對(duì)“星鏈”的網(wǎng)絡(luò)攻擊與干擾,但事實(shí)證明,“星鏈”網(wǎng)絡(luò)并非牢不可破。比利時(shí)魯汶大學(xué)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(hù)措施訪問整個(gè)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(shì)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(shí)間30分鐘至數(shù)小時(shí)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(jìn)一步完善提高。為此,SpaceX推出獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃,鼓勵(lì)黑客對(duì)“星鏈”進(jìn)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(shí)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(duì)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(xiàng)建議,包括承認(rèn)克里米亞為俄一部分等內(nèi)容,引起烏國內(nèi)強(qiáng)烈不滿;最后,針對(duì)近期伊朗國內(nèi)的民眾抗議行動(dòng),SpaceX在未按國際規(guī)定取得伊朗政府批準(zhǔn)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(dòng)對(duì)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(shí)形態(tài)化特點(diǎn),將進(jìn)一步限制其未來的應(yīng)用前景。


 更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<


微信圖片_20210517164139.jpg

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。