卫星互联网的工作原理：与互联网连接的地面接收站通过无线电信号与卫星保持联络。在不远的将来，卫星之间可以通过激光实现彼此互连。然后，信号再被传回家里的天线。图片来源：MARIO ZUCCA 网络安全专家卢克·麦克欧米(Luke McOmie)住在科罗拉多州一座大山的边上，这里完全处于“断网”状态，既没有手机信号，也不能拨号上网。然而最近，他参加了在日本举行的一场关于无人机杀伤力的在线会议，并在大会上发了言。他使用的是卫星上网——他的个人专属卫星网络连接。 星链(Starlink)的服务凭借数百颗卫星以及堪比美国宽带的网速，让麦克欧米即便身处荒野，也能继续工作。对于那些已经厌倦了疫情生活、成天围着办公桌转的城里人来说，卢克和妻子梅兰妮·麦克欧米(Melanie McOmie)现如今的生活可能会令人羡慕不已。平日里，这对夫妇会养养鸡，观察野生美洲狮的活动，还能亲近一片尚未被污染的广袤森林。
麦克欧米夫妇参与了马斯克(Elon Musk)旗下太空探索技术公司SpaceX的一种新型互联网服务的测试。夫妻俩说，到目前为止，他们的体验非常不错。通常情况下，网络下载速度可以达到每秒120兆，而且由于天线会产生足够的热量，因此即便是冬天，它们大部分时候依然能保持联网状态。只是在最近一次遭遇暴风雪后，他们才动手清除了天线上的积雪。
目前还不清楚星链今后向数百万用户提供的网速如何，眼下在美国、加拿大和英国，已有超过1万人参加了该公司的测试。未来用户的网速或许远远赶不上测试期间的网速，具体快慢将取决于SpaceX今后的用户数量。即便星链和不甘落后的竞争对手的表现与广告宣传无异，它们的生存依然面临着许多潜在的挑战，更不必说实现盈利了。共享无线频谱的难题，太空垃圾等，都亟待解决。
除星链之外，至少已有三家公司杀入了卫星互联网领域，这些公司不仅极为重视这项业务的发展，而且实力雄厚，它们分别是亚马逊(Amazon)、OneWeb以及在业内打拼已久的Telesat。这种状况下，估计用不了多久，无论你在世界何地，只要天气状况良好，传输速度快、信号稳定的卫星互联网服务就会变得像手机信号一样稀松平常。而且费用可能也不会太高：星链目前收取499美元的预付款，每月服务费99美元。
在布莱恩·杰米斯靠近爱达荷州莫斯科的家中，星链的碟形天线虽被冰雪覆盖，但依然能接收到网络信号。图片来源：BRIAN JEMES 卫星上网有望弥合乡村与城镇之间的数字鸿沟，它在这一问题上具有显而易见的现实意义，不仅对美国如此，对世界其他地区也是一样。它还会鼓励人们尝试新的工作和生活方式，不再受制于传统的电缆和光纤式网络。除此之外，大量家庭在挑选网络服务供应商时，可以不再受地理位置约束，选择面变得更广，这也意味着，传统电信企业将可能因此面临用户、收入乃至企业价值的流失。 尼克·布拉里奥(Nick Buraglio)住在伊利诺伊州尚佩恩(Champaign)郊外，他的上网方式有很多，有线宽带和无线宽带都可以。但作为一名专业网络工程师，他出于好奇，对星链进行了测试。
星链不像传统网络服务提供商那样会负责安装硬件，它需要你自己动手。但布拉里奥说，过程“简单极了。”他先把披萨大小的碟形天线连接到一并提供的路由器上，接通电源，接下来再按照手机上星链的应用程序操作就可以了。由于天空中不能有任何遮挡物，也不能有悬垂的树枝，因此他决定把天线固定在屋顶上。这道程序，以及把天线上负责传输数据和电力的电缆接入家里，是整个安装过程中最麻烦的地方。不过他说，若论复杂程度，其实和过去在屋顶上安装电视天线差不多。
如果你想再体验一次这样的经历，只有排队了：星链的等候名单目前已经排到了一年以后。
测试用户们的上网体验离不开星链母公司发射的大约一千颗卫星。在围绕地球旋转的所有活跃卫星中，约有三分之一都是SpaceX的卫星，而这仅仅是个开始：星链已获得美国联邦通讯委员会(FCC)批准，今后还将发射近1.2万颗卫星。
之所以需要这么多卫星，是因为每颗卫星从我们上方经过时，速度都很快，而且距离地球表面相对较近，都在约1,200英里（合1,900公里）以下的“近地轨道”上。这一轨道的优势在于，信号可以在地球与卫星之间快速传输，正因为此，星链的网络服务才会有较低的“延时率”，也就是说，信号往返一次所需的时间较少。麦克欧米夫妇说，连上星链的服务后，他们可以在网络游戏《Apex英雄》(Apex Legends)中同时攻击对手。这是一款颇有难度的第一人称射击游戏，玩家要有迅速的反应能力才能获胜。
传统的通信卫星和地球观测卫星一般部署在距离地球更远的地方，即赤道上方约2.2万英里（合3.5万公里）的地球同步轨道上。在这样的高度上，它们在同一时间覆盖的地球面积要大得多，但另一方面，信号往返时间也变得过长，以至于像网络通话、视频聊天以及大部分网络游戏等应用实际上都无法使用。
总部位于英国的OneWeb也参与了太空互联网竞赛，它成立于2012年，后于2020年破产。最近它在一个财团的帮助下重获新生，财团成员包括英国政府和印度企业BHARTI GLOBAL。该公司计划发射648颗卫星，目前已发射110颗。图片来源：ROSCOSMOS AND SPACE CENTER VOSTOCHNY|, TSENK 总部位于英国的OneWeb成立于2012年，后于2020年破产，最近在一个财团的帮助下重获新生，财团成员包括英国政府和印度企业Bharti Global。OneWeb计划发射 648颗卫星，目前已发射了110颗。该公司政府事务负责人克里斯·麦克劳林(Chris McLaughlin)表示，他们希望能有588颗卫星随时保持活跃状态。他预计到今年底时，该公司的网络将能覆盖北半球地区，明年将覆盖全球。 另一个竞争者是加拿大卫星企业Telesat。公司首席执行官丹·戈德伯格(Dan Goldberg)表示，Telesat有别于同行的一点是，它已拥有超过50年的卫星运行经验。Telesat不会像星链和OneWeb那样给用户发放单独的天线，而是连接到电信公司的地面接收站，再由后者通过蜂窝网络、远程无线网络等传统方式，连接到终端用户。用户不必操心如何才能连接上网，他们可以使用自己的手机和其他移动设备，而无需额外的专业设备。
戈德伯格还指出，Telesat将从2023年开始发射一批新卫星——298颗近地轨道宽带卫星，公司计划到2024年实现全球信号覆盖。他说，Telesat的卫星数量之所以比竞争对手要少，是因为它的每一颗卫星都更大，而且运行高度更高（仍处于近地轨道）。如果计划顺利，Telesat的卫星还将实现彼此间的高速激光互连，这样它们就可以在太空中相互传输网络数据，然后再从距地球上预定目的地更近的位置将数据发回。（星链目前也在测试卫星之间的激光通信。）
Telesat宽带卫星群工作状态示意图。图片来源：TELESAT 亚马逊的“柯伊伯计划”(Project Kuiper)宣布，将投资100亿美元打造一个卫星网络，无论从哪个角度看，这个网络都与星链的卫星网络有着极高的相似度。此前对于“柯伊伯计划”，亚马逊一直都守口如瓶。虽然亚马逊没有公布卫星设计方案或发射时间表，但根据FCC的审批内容，它必须在2026年7月之前将预定发射数量的一半送上太空，也就是1,600颗左右的卫星。 战略咨询公司Quilty Analytics的合伙人克里斯·奎尔蒂(Chris Quilty)表示，至于这些企业能否全都如愿以偿、铺设自己的卫星网络，抑或网络搭建成功后，企业能否维持运转，答案都还是未知数。Quilty Analytics偏重从财务角度分析航天产业。例如，奎尔蒂对星链进行的可行性研究显示，其未来能否实现盈利，很大程度上取决于能否大幅降低地面天线的成本。它向用户提供的这种天线技术复杂，并且价格不菲。加入星链网络所需支付的499美元预付款根本不够负担每个天线的成本，按照奎尔蒂和其他分析师的估计，每个天线的实际成本在2,000美元-2,500美元之间。
FCC去年12月表示，它有意通过乡村数字机会基金Rural Digital Opportunity Fund向星链提供8.85亿美元资金，用于改善美国家庭的网络连接，前提是该公司需满足某些特定要求。
还有令人头疼的凯斯勒综合症——太空垃圾导致偏离轨道的卫星发生连环相撞，这一幕在电影《地心引力》(Gravity)中就出现过。目前，关于如何利用近地轨道只有一些建议可以参考，很少有具有约束力的规定。
不过，在太空垃圾引发灾难之前，爱达荷大学(University of Idaho)的网络管理员布莱恩·杰米斯(Brian Jemes)还是打算继续享受星链的服务。他住在爱达荷州莫斯科(Moscow)附近，这里的卫星网速比他之前使用本地网络服务提供商的服务时快了20倍，后者通过远程Wi-Fi来连接。
杰米斯曾在惠普(Hewlett-Packard)干了18年，他已经有32年的网络构建经验。能参与星链的测试项目，杰米斯很开心。但他知道，自己能否继续享受如此快的网速将取决于两件事：一是星链发射的卫星数量，二是这项服务将来的用户数量。
“有线互联网最开始的情况就是这样。”他说，“后来，你身边的人都用上了它。”
SpaceX公司的“星链”(Starlink)计划是通过近地卫星群提供互联网接入的服务，公司老板马斯克宣称这将解决乡村地区上网难的问题。《华尔街日报》追踪了多位住在偏远地区的星链测试版用户，欲一窥该解决方案能否填补全球高速互联网版图中的鸿沟。结果显示，星链目前提供的网速低于美国家庭平均水平，但远好于偏远地区此前的服务。但是，初次安装星链设备的成本达500美元，以及此后每月99美元的服务费对乡村居民来说高不可及。此外，坏天气似乎也会影响星链的服务质量。封面图片合成：Laura Kammermann
前方还有很多困难等着星链和竞争对手去解决，其中就包括利用无线频谱卫星向地球传输数据的权利。 OneWeb、SpaceX和另一家卫星通信公司认为，它们应该对美国的特定无线频段享有优先使用权。 奎尔蒂指出，这也许意味着，今后，当这些公司或是未来竞争对手的卫星探测到可能的干扰时，它们将不得不调整传输方式。
放眼未来，或许还会有新的成员加入这场太空互联网竞赛：中国已经宣布，计划发射一万颗近地卫星，构建自己的卫星网络；欧盟也在考虑构建类似的网络。几乎每个月都会有一家新的初创企业宣布自己的计划，试图在这个市场分得一杯羹，其中，十余家初创公司计划利用小型卫星来实现“物联网”连接。
Christopher Mims
2021年4月11日08:45 CST 更新
狗仔卡
发表于 2021-4-11 03:48 PM
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