中国“星网”迈向新轨道

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   1984年4月8日,第一颗国产静止地球轨道试验通信卫星“东方红2号”在西昌卫星发射中心发射成功,中国成为世界上第5个独立研制和发射静止地球轨道卫星的国家。1986年2月1日,长征3号运载火箭再次将“东方红2号”实用通信广播卫星送入预定轨道,标志着中国已全面掌握运载火箭技术,卫星通信进入实用阶段。
   此后30多年里,中国卫星通信和广播电视事业迅猛发展,偏远地区的通信和广播电视传输条件得到极大改善。到上世纪90年代中期,中国已建成联接19个省市的卫星数字通信网,从CCTV到各省、市电视台纷纷设立卫星频道。
   然而,隨着地面通信技术(4G、5G通信等)与互联网技术的快速发展,传统静止地球轨道卫星通信面临越来越尴尬的局面。尤其从2015年开始,全球静止轨道商业通信卫星年订单量迅速缩水到原来的一半。与之形成鲜明对比的,是低轨道高通量小卫星市场迅速崛起。
   从高轨走向低轨:新一轮太空圈地
   上世纪90年代末,不少人提出要建设全球低轨互联网星座的宏伟计划,其中包括当时如日中天的微软公司。但铱星的惨痛教训让投资者们心有余悸——过于超前的商业导致市场运营失败。
   直到2012年以后,随着OneWeb和Starlink(“星链”计划)等星座计划的提出和实施,低轨卫星通信系统建设再次迎来新一轮风口。截至2020年3月OneWeb申请破产保护前,战略投资者总计向OneWeb投资34亿美元。尽管没能挺过2020年由新冠肺炎疫情引发的金融动荡,但OneWeb终究让上世纪末的卫星互联网构想从纸面走向现实,开启了中低轨卫星互联网星座的建设热潮。
   随后,围绕卫星轨道和频率的竞争愈加激烈,在“先到先得”的国际申请惯例下,谁先把卫星发射上天,谁就优先占据地利优势。各国科技巨头和商业航天初创企业纷纷提出了自己的星座计划,新一轮全球竞赛大幕就此拉开。在国家力量加持下,俄罗斯、加拿大、韩国、印度等国纷纷进场,积极抢占低轨卫星通信发展主动权。而美国除了OneWeb、SpaceX等新兴科技公司外,亚马逊、波音等科技巨头也不甘落后,相继提出了各自的星座计划。
   根据公开资料显示,目前全球宣布卫星互联网星座计划的公司超过30家,部署卫星计划达5万颗以上。然而,由于资金、技术、频段资源等各方面条件限制,绝大部分星座目前处于规划阶段。据航天市场研究咨询公司Northern Sky Research(NSR)2020年预测,大约只有18%的星座能走到发射阶段。
   目前来看,以SpaceX为首的美国科技公司领先一步。Starlink已在北美地区试运营一段时间,2021年内可能提供覆盖全球互联网接入服务。据SpaceX高管预计,未来Starlink的网络服务每年可带来300亿美元收入,是其现有火箭业务年收入的10倍以上。
   中国“星网”崛起,布局低轨赛道
   中国科技公司的星座计划,提出时间仅比Starlink晚一年左右。2016年至2018年间,航天科技、航天科工、中国电科、中国电信等国家队纷纷提出了各自的低轨互联网星座建设方案,并陆续发射了试验星。
   2018年12月22日,长征十一号运载火箭在酒泉卫星发射中心将航天科工集团“虹云工程”的首发星送入轨道。仅一周后,搭载航天科技集团“鸿雁”星座首发星“重庆号”的长征二号丁运载火箭在酒泉卫星中心再次发射成功。两颗技术验证星的发射成功,标志着中国低轨宽带通信卫星系统建设迈出实质性步伐。
   与此同时,民营企业也趁着商业航天的政策利好迅速崛起。2018年4月投入运营的银河航天,由资深互联网人徐鸣创办,在不到一年时间完成三轮融资,其中不乏顺为、IDG、晨兴、高榕、源码、君联等移动互联网时代的“明星”资本。2020年11月,银河航天宣布完成最新一轮融资时,投后估值已接近80亿元人民币。
   起盘阶段顺风顺水的银河航天,将精力聚焦在研发对标Starlink的低轨小卫星宽带通信系统上。而创办时间更早的九天微星,在经历了曲折探索后,逐渐从一些应用市场打开局面。各方力量的入局、社会资本的热捧掀起了中国低轨星座建设的第一个小高潮。
   截至2018年年底,国内已发布的低轨卫星星座计划超过27项,其中由民营企业发起的星座项目就有14个。根据计划,到2025年前,中国将发射约3100颗商业卫星。这段时期,创新主体的技术探索和经验沉淀,极大地推动了中国卫星制造产业的思维变革。从国有企业到民营初创公司,各家通过内部立项或自筹资金开展了第一轮低轨通信验证星的研制,完成了早期技术能力积累。中国企业在产品设计和技术集成上吸收了国外的先进思想,融合本土创新要素,规模化、批量化生产卫星的智能工厂纷纷筹建落地。
   但是,卫星制造毕竟是一项复杂的系统工程。SpaceX、OneWeb可以借力整个美国乃至西方国家的工业科技体系为其提供配套。而被重重封锁的中国科技企业虽然在部分技术环节实现了突破追赶,但在关键工艺和核心零部件上仍然存在诸多短板。
   发射一颗小卫星上天很容易,但是要做到兼顾功能强大、可靠耐用,还得足够低成本,却极为不易。况且,商业星座需要大量前期建设投入,然后通过销售数据服务逐年回本,这需要强大力量推动终端应用市场开拓。“中国星座”要想从激烈的国际竞争中突出重围,充分发挥新型举国体制的优势,组建由国家统筹协调、各方力量充分参与的卫星网络公司势在必行。
   2020年4月20日,国家发改委将卫星互联网列为新基建中的信息基础设施,意味着以低轨卫星通信系统为代表的太空基础设施建设上升到国家意志层面。2021年4月28日,国务院国资委发布关于组建中国卫星网络集团有限公司的公告,新组建的“星网”公司总部落地河北雄安新区,注册资本100亿元。这也是国资委公布的央企名单中仅次于电信、联通、移动之后的又一家通信运营商。至此,中国“星网”公司破茧而出。
   天地一盘棋,实现体系降本增效
   从技术、成本等角度综合来看,中国卫星互联网建设目前还需要经历一个较为漫长的投入过程。放大到整个新基建蓝图上看,“中国星座”并不宜盲目对标或者急于赶超国外星座,更应结合当前国情和实际需求,充分发挥现存优势,寻找更高效率和更稳健的建设方案。
   卫星互联网技术目前尚存缺陷,短期内只能作为地面网络的补充存在。在城市多且密集度高的中国,地面通信效率远高于卫星互联网。如今中国地面4G网络覆盖率远超美国,行政村4G网络覆盖率已超98%,5G技术领跑全球。
   此外,低轨通信星座建设周期长、投入巨大,成本是其中的核心考量因素之一。如果空间互联网建设和运营成本无法与地面网络相提并论,则卫星星座的商业价值将大打折扣。目前,国内商业航天企业虽然在部分技术上已经取得突破,但是生产能力和产品成熟度与SpaceX还有相当差距,需要降低用户使用成本,增强国际竞争力。
   工欲善其事必先利其器。卫星互联网战略意义重大,更宜稳步推进,首先打破关键技术和建设成本的制约瓶颈,避免盲目和低效率投入。下好星座计划这盘“棋”,就是在新型举国体制作用下的择优扶强和有序竞争。在国家统筹规划和一体推动下,降低行业的“力不从心”和“内卷竞争”程度。同时,中国低轨通信星座要早日实现规模化部署,还需要加快推动产业链整体创新,革新研制生产和采购方式,并结合国内地面基站数量优势,探索论证更高效率的“天地一体化”网络建设方案,实现整个体系降本增效。
   仰望星空的底气,源自于向天突围的魄力,更离不开脚踏实地的努力。期待苍穹之上,早日闪耀中国星座的光芒,更期待这些来自太空的技术红利,早日成为造福人类、推动社会不断向前发展的源源动力。
   (作者系钛禾智库研究员)
   (责编 王茜 美编 赵佳)
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