王政霄恒大互聯網集團研發工程師
富有争議的項目
知乎上有一個問題：如何評價SpaceX的星鍊（Starlink）計劃？有近20萬次的浏覽量，數百人在讨論。有人覺得技術方案完美，但是落地有困難；有人認為衛星互聯網成本太高，很難有市場競争力；有人非常看好星鍊的前景，也有人覺得馬斯克在忽悠投資人。總而言之，這是一個富有争議的項目計劃。
地球衛星軌道分低軌、中軌、高軌。低軌一般是指位于地球表面500-2000公裡的範圍。軌道越低，一顆衛星覆蓋的範圍越小，通常需要由幾十顆至幾千顆不等的低軌衛星進行組網，才能實現全球實時、無縫的寬帶服務，這種低軌衛星系統被稱為星座。相比較高軌衛星系統、地面光纖系統，低軌衛星星座具有全球覆蓋、部署簡便、高速傳輸等優勢，最近兩年發展勢頭非常迅猛。美國矽谷科技狂人馬斯克創立的SpaceX是其中的佼佼者，他推出的星鍊計劃，想法十分超前大膽。
星鍊計劃将在未來幾年内發射1.2萬顆低軌衛星，為地球上任何位置的用戶提供高達1Gbps的無線寬帶上網服務。什麼概念？按馬斯克的說法，這個前所未有的衛星通信網絡将“使寬帶網絡的速度達到目前全球平均水平的180倍”。作為比較，目前我國4G移動網絡的下載速度大約是100Mbps。如果馬斯克能實現這一網絡速度，加上全球覆蓋的絕對優勢，将對我們的生産生活産生颠覆性的影響。鑒于馬斯克以往創造的商業奇迹，讓業界對這個星鍊計劃充滿期待。
很多人認為，低軌衛星互聯網一旦實現，将迅速蠶食當前移動衛星通信的企業和個人業務，并搶占當前由地面通信運營商壟斷的移動電話和互聯網運營市場。更進一步來看，這種覆蓋全球的新業務，在救災、航海等民用領域将發揮巨大的作用，勢必創造出更多新業态和新價值。
當然，也有人看衰，認為在馬斯克之前，也有很多人設想過、實踐過這樣的衛星星座計劃，但至今沒有人成功。由于衛星研制發射周期長、成本高，前期投資太大，通信費用高昂，根本無法與地面通信競争。
先驅者以失敗告終
衛星互聯網并不是什麼新鮮話題。上個世紀九十年代，很多企業都提出了這樣的計劃。如果更進一步，将範圍擴大到語音通信業務，先驅者應該是摩托羅拉的銥星計劃。
現在流行找“痛點”，有“痛點”的地方就有機會。銥星計劃的緣起也是一個偶然發現的“痛點”。一位在海邊度假的摩托羅拉工程師，偶然聽到妻子抱怨說，海灘太偏，電話信号難以覆蓋。工程師就想，如果環繞全球用衛星組建一個星座，不就解決了全球覆蓋的問題了嗎？這個想法得到摩托羅拉高層的高度認可，很快啟動了銥星計劃。之所以叫銥星計劃，是因為該系統由77顆低軌道通信衛星組成，與金屬元素“銥”的原子序數一樣。1996年，第一顆銥星衛星上天，運行在780公裡的低軌道上，兩年後，銥星項目最終發射66顆衛星，開始組網運行。遺憾的是，一直到2000年，銥星系統隻賣出5.5萬部衛星電話，用戶寥寥無幾，項目嚴重虧損，摩托羅拉公司不得不以2億美元的極低價格将整個銥星系統賣給了美國軍方。
銥星計劃是低軌衛星通信的先驅，也是20世紀最悲壯的科技項目之一。除了銥星計劃外，同期的還有全球星系統、軌道通信系統、天空之橋系統、泰利迪斯系統等，這些項目無一不以失敗告終。
這些項目失敗的原因主要有三個：一是衛星星座研發部署周期太長、成本太高。以銥星項目為例，它從開始論證，到最終部署完畢，足足花費了十年時間，投資超過30億美元。由于技術能力限制，單顆衛星的容量有限，根本滿足不了大量用戶的通話和網絡接入需求。二是對地面通信發展的錯誤估計。在衛星系統研制和部署的十年間，蜂窩電話迅猛發展，GSM系統已經成熟，地面基站已經覆蓋了大部分移動通信用戶，待到衛星上天具備服務能力之時，無論是通話質量、通信費用，還是手機終端、覆蓋範圍，都已經無法與地面通信相抗衡。三是市場運營模式并不成熟。從銥星來看，一開始他就定位服務于高端用戶，隻為少數“高層次的國際商務旅行者”用戶提供服務。用戶數量太少就意味着資金回籠太慢，運營成本抵不過收益，最終失敗的命運就不可避免。
後來者面臨突破
随着技術的發展，特别是互聯網的普及，廣大用戶的消費、生活習慣發生了翻天覆地的變化。覆蓋更廣、速度更快、延時更低的網絡成為廣大消費者的迫切需求。地面通信發展速度非常迅速，一定程度上滿足了用戶的需求，但是在更為廣大區域内還沒有可靠的網絡接入服務。這部分需求，引起了一部分人的關注，他們依然希望通過衛星組網來解決問題，隻不過技術能力和成本控制，早已經不可跟十幾年前的銥星系統同日而語。2012年OneWeb應運而生。相較于公衆對SpaceX的關注，OneWeb的知名度稍微不如，但是在業内卻是實打實的明星創業公司。
回顧銥星系統的失敗經驗，可以預知OneWeb面臨的困難。如何控制高昂的衛星研制發射成本？如何處理衛星與地面的關系？他們還面臨新的難題，如何獲得有限的軌位和頻率資源？這三個問題，都是制約衛星互聯網業務開展的重要因素，是所有低軌衛星星座面臨的共同難題。
如何控制高昂的衛星研制發射成本？
按照OneWeb的星座計劃，他們在未來幾年内要将1980顆衛星布置在1200公裡的軌道上。要知道，目前所有的在軌衛星也不過2000多顆，單單衛星的研制成本，就是一個天文數字，而且傳統衛星的研制都是以年為單位的，研發生産周期過長。過去5年，全球每年大概隻發射了200顆衛星，但是單單OneWeb一家，每年發射的數量就将達到300-400顆。現有的衛星發射能力，遠遠不能滿足未來幾年衛星互聯網星座的發射需求。
技術的進步為OneWeb控制成本提供了解決之道：産品向小型化、量産發展。它通過與空客集團合作建設衛星工廠，将航空飛機的批量制造經驗融合到衛星研制當中，批量化生産衛星，進而達到大幅度降低生産成本的目的。衛星工廠正在研制高度自動化的機器人生産線，并且利用人工智能對生産流程進行優化，預計每天可以生産2顆衛星，每顆衛星重量僅150公斤，單顆成本隻有驚人的50萬美元，比傳統衛星造價降低了一個數量級。2015年OneWeb與阿裡安航天公司簽署了用聯盟火箭共21次發射衛星的合同，發射成本下降到傳統發射的1/5。表1OneWeb的合作公司及分工資料來源：《空間電子技術》（第六期）《OneWeb衛星系統及國内低軌互聯網衛星系統發展思考》如何處理衛星與地面的關系？
銥星失敗的一個重要教訓，就是商業模式不成熟。OneWeb吸取銥星的失敗教訓，充分吸收O3b的成功經驗，将個人消費者作為目标客戶，不出手類似銥星電話那樣的專用衛星終端設備，不與發展較快的智能手機和平闆電腦争奪用戶，相反，用戶可以繼續使用現有的智能手機和平闆電腦訪問衛星網絡。OneWeb還選擇與休斯網絡公司合作，利用其完善的銷售渠道和豐富的銷售經驗，主攻傳統行業用戶，同時還創造性地與可口可樂公司合作，利用可口可樂遍布全球的銷售網點，更加貼近大衆消費市場。
資本在OneWeb的發展中扮演了關鍵角色，為OneWeb打通了産業鍊的上下遊。無論是衛星制造、衛星發射、标準與芯片研發，還是終端研制、地面系統、信關站建設、産品分銷等，OneWeb都和傳統領域具備深厚經驗的公司建立了成熟的商業合作模式，進而形成了完備、協同的低軌衛星互聯網産業生态。截至2017年12月，OneWeb已經完成四輪融資，共計22億美元，融資額已經足夠支持其首期882顆衛星的制造發射。
如何獲得有限的軌位和頻率資源？
頻率和軌位資源是衛星互聯網項目的命門，它就好比蓋房子，什麼都齊備了，卻沒空地開工。軌位和頻率資源就是蓋房子用的土地資源。
衛星頻率和軌道資源是國際性資源，必須按照國際電信聯盟的規定依法使用。一般認為，兩顆低軌衛星之間要相差50公裡的高度，才能保證安全。一個軌道高度上部署了衛星，其他公司就不能再用這個高度。這樣一來，軌位資源就相當稀缺。頻率資源也是一樣，國際電聯的規則是“先登先得”，後面登記的人要跟前面的協調。常規的C和Ku頻段資源已經被瓜分殆盡，在衛星技術成熟的L、S、擴展C、擴展Ku以及Ka頻段的使用也逐漸接近飽和。2015年以來全球掀起衛星互聯網熱潮，很多企業都向國際電信聯盟提出頻率軌位申請，OneWeb在這件事上又搶先一步，獲得了Ku頻段的使用權，搶占了發展的先機。
按照OneWeb的計劃，今年5月他們将發射首批10顆衛星，明年為阿拉斯加全境提供服務，2020年覆蓋美國。目前來看，項目成功的可能性極大。一旦其取得成功，占據了市場的主動權，在軌位和頻率資源十分有限，技術能力相差甚遠的情況下，勢必對我國衛星互聯網産業發展造成極大的影響。
表2全球星座計劃表是不是風口？
站在台風口，豬都能飛上天。互聯網時代的風口論，讓一批又一批的人不遺餘力地尋找着下一個風口。低軌衛星互聯網是不是風口？就世界範圍内來看，低軌衛星互聯網無疑是風口，是潮流，是趨勢。
技術的進步是低軌衛星互聯網發展的内在動力，特别是衛星制造技術和衛星發射技術的進步。現在衛星設計不僅重量輕而且容量大，OneWeb單顆衛星的容量大于8Gbps，SpaceX單顆衛星的容量據說可以達到TB級别，完全可以滿足高速的互聯網接入。
社會資本已經瘋狂湧入這一領域。軟銀、高通、谷歌、空客、波音等多家巨頭已經布局低軌衛星互聯網，甚至可口可樂、臉書等企業都參與了投資，資本的力量将助推衛星互聯網的迅速發展。
用戶需求的變化才是風口最大的成因。随着移動互聯網、物聯網、人工智能的發展，用戶對網絡的全覆蓋、低延時等要求更高，以智能汽車為例，如果要實現無人駕駛，不可避免地就是要解決網絡延遲問題，當前的4G技術存在一定的信息延遲問題，随着5G技術的發展，信号延遲問題有望得到解決，但是覆蓋範圍又有限，難以滿足用戶需求，提供媲美5G速度的低軌衛星互聯網可以完美解決這一問題。
最近兩年，低軌衛星互聯網爆炸式的發展，也印證了這一判斷。據不完全統計，全世界已經公布的低軌星座計劃有13個，總規劃衛星數超過2.4萬顆，是目前全球在軌衛星的近15倍。
馬雲曾對“風口論”有一番評論：豬碰上風也會飛，但是風過去摔死的還是豬，因為你還是豬，每個人要思考怎麼把控這個風，怎麼提升自己，不應該去尋找風口，而是真正把自己變得一點點風就能夠飛起來。
我們幾乎可以肯定，在低軌衛星互聯網上，馬雲的論斷一樣會成真。如此多的星座計劃，最終能成功的肯定寥寥無幾。頻率軌位資源的限制、技術能力的限制、前期巨大的投入、發展的不确定性，相互之間以及與5G技術發展普及之間的競争，都可能讓這些星座計劃最終以失敗收場，重演當年銥星的慘劇。所不同的是，在激烈的競争中，總有人會勝出，區别隻在于誰會勝出罷了。
何去何從？
在十幾家星座計劃裡，我們看到國内有三家，其中鴻雁、虹雲都是國有航天企業開展的項目，擁有雄厚的技術能力和資本實力；九天微星是一家民營企業，其創始人在航天系統工作十年，而且已經成功發射了一顆試驗衛星，發展勢頭很好，它避開了風頭正勁的衛星互聯網業務，轉而從提供衛星物聯網業務做起，避免直接與國際巨頭正面競争，為其發展壯大提供了潛在可能性。
毋庸置疑，國内衛星互聯網項目必定面臨更大的壓力。一方面，技術能力與國外同類公司有明顯的差距，同樣研制300公斤級别的衛星，我們的研發周期和制造成本都要高出很多，發射成本也相對更加高昂。由于政策、技術門檻、資金需求量等方面的限制，國内社會資本對衛星互聯網項目熱度并不高，很難形成技術、資本的堆積效應。另一方面，我國在軌道和頻率資源協調方面，也落後于主要競争對手美國，比如OneWeb已經取得了Ku頻段的使用權，其他企業想要使用就必須跟OneWeb進行協調，這樣協調難度就非常大，因為彼此之間是競争關系，OneWeb勢必百般阻攔。這将成為制約我國低軌衛星互聯網發展的最重要因素。
國内的低軌衛星互聯網勢頭，遠遠談不上火熱。我們談得比較多的是共享單車、互聯網金融、人工智能，很少有聽到資本大規模湧入低軌衛星互聯網領域。九天微星近期完成了2億元的A輪融資，相較于國外動辄數億、數十億美元的融資來看，相對于衛星項目巨大的前期投入來看，聊勝于無。在國有企業擁有壟斷地位的産業領域，社會資本很難有所貢獻，在國内低軌衛星互聯網的發展問題上，需要有更加深遠的考慮。面對國外巨頭的強勢沖擊，如果我們不把握機遇，迅速謀求發展，一旦被國外公司牢牢占據有限的頻率軌位資源，我們再想發展就不太可能了。
站在十字路口，何去何從，我們拭目以待。
責任編輯：高津菁