星链计划2：缺陷能怎么改进？
上一篇说了“星链计划”存在的四个不足，今天我们接着昨天的话题，聊聊“星链计划”四个不足的修正方法。
不足一：传输速度不如5G网络
网上最常见的反驳“星链”传输速度慢的例子就是：2019年12月，美国空军的一架侦察机在飞行过程中试验了和“星链”传输数据，速度有610Mbps。这是现在美军飞机数据传输速度的100倍，和实际应用中5G的速度差不多。这个例子经常被人用来证明，“星链”传输速度足够快。
这个事确实是真的。但问题在于，这个试验里只有一个用户，等于全体卫星都为它一架侦察机服务。而且为了体现高速，这架侦察机还专门飞到了平流层上和卫星通信，避免了很多速度损耗。这么理想的条件现实中是不存在的。真实的使用环境里，通常一个卫星要服务几千到几万人，那时候，速度一下就会降到不可想象的地步。
所以，虽然“星链”最初的目标是为世界上每个人提供互联网服务，但后来马斯克也修正了这个说法。他说，“星链”主要是为那些几乎不可能铺设网络的地方的人提供服务。比如在大海中航行、沙漠中徒步，或者非洲很多落后国家，根本没有能力建设全国性网络，这时候用“星链”就是最合适的。
马斯克这个说法，和下一代通信协议，也就是6G的发展方向大致是吻合的。6G强调异构网络，也就是不同协议、不同设备的网络都接入到一个核心网上，然后各自承担适合自己特点的用户服务。于是，“星链”的目标就要修改一下——它不是要替代现有的、已经普及的通信服务，而是作为一个“有益的补充”，在偏远地区、应急、救援，或者战争开打，地面设施被严重破坏的时候，提供网络服务。
假设今后各国的4G+5G宽带已经可以服务99.5%的用户了，剩下的0.5%的用户就可以选择“星链”。于是，原本1000个人平分的带宽就变成了5个人平分，虽然速度还是远不如5G，但也比没有网强多了。
不过，就算是这种有益的补充，其实还是有问题。偏远地区的人往往收入比较低，而“星链”当前的价格是——接收天线200美元，外加每月网费80美元。就算是在美国的宽带产品中，这个价格也算偏贵的。服务于网络特别差的美国人、加拿大人还可以，对于那些上不了网的非洲人，这个价格就高到离谱了。他们一个家庭每个月全部的收入可能还不到50美元呢。
所以，当前“星链”的定价只是给消费者一个完整服务的印象，这个价格既不是自负盈亏状态下的定价，也不是能普惠到偏远地区的定价。马斯克只能期待，“星链”普及到所有豪华游轮上的船员、旅客，民航，私人飞机、小岛上的富豪，潜水爱好者，科学考察与探险队……可想而知，这个难度是非常高的。
不足二：可持续性很差
如果一直维持现状，“星链”确实无法持续。但它也在规划更大的火箭，设计目标是一次发射400颗卫星。
其实，传统技术一次性发射10颗卫星就到头了，当前“星链”的1箭60星已经是很大的突破。通过下面这张图，你可以看看“星链”火箭里的卫星是什么样的。每个卫星都像薄薄的一本书，插进火箭肚子里，“60本书”一共13.6吨。
那么，一次400颗卫星的运载火箭，是给投资人画大饼呢？还是真有可能造出来呢？
我们可以参考目前人类制造的最大运载能力的火箭——“土星五号”，它在近地轨道可以运载118吨。如果简单用“星链”卫星的重量核算，一次可以运载520颗。所以，一次发射400颗卫星的火箭，在技术上并没有迈不过去的门槛。只不过那一台火箭就要几十亿美元，成本太高，得想办法优化成可以多次回收的才行。
发射卫星的问题，可以通过更大功率的运载火箭解决。但“星链”在可持续性上还有另一个问题，就是每个月损耗200颗卫星。这有点高，能不能大幅延长卫星的寿命呢？
比较难。
现在，“星链计划”的12000颗卫星有3个轨道高度，分别是这样分布的：
340公里高度：7500颗 550公里高度：1600颗 1150公里高度：2800颗
其实，最早版本的“星链”的卫星全部都在1110-1325公里这个高度。后来，“星链”才要求降低高度，把大部分卫星放在340公里和550公里的轨道，目的是延长电子器件的寿命。
原来，在地球上空1000-50000公里的球壳上，存在一个叫作“范艾伦辐射带”的区域。这里的高能粒子非常密集，个别粒子的能量甚至比日内瓦那台人类制造的最强的大型对撞机里产生的高能粒子还要高上万倍。这些高能粒子会破坏芯片的微结构。在地表可以使用10年的CPU，拿到这个辐射带，可能2年就挂了。“星链”把一部分卫星的轨道往下调，就是要避开这个辐射带。
轨道往下调整后，卫星上电子器件的寿命是延长了，但另一个寿命却在缩短，就是卫星维持轨道高度的寿命。1100-1300公里高度的地方接近真空，没有气体分子的摩擦，卫星的高度能维持很好，几百年也不会掉下来。而如果不预备额外的动力，550公里高度的卫星，3年就维持不住了；340公里高度的卫星，1年多就会维持不住。
为了弥补高度不足的影响，这些卫星就要有一些动力装置，也就是在外壳上设置几个不同方向的喷嘴。当检测到卫星高度不合格时，就往地球方向喷出一些物质，专业名称叫“工质”，实际中使用的是氪气，这是一种惰性气体，电影里超人最害怕的就是这种物质，以此来对抗轨道高度下降。
所以综合考量，卫星的设计寿命就是5年，短期内不会有大幅提升。只能想办法降低卫星的制造和发射成本，提升每个月的发射数量。
不足三：移动设备无法和卫星直连
这可能也是个无奈之举，10年内不会有改动。因为马斯克肯定没法说服各大手机厂商，在手机里装一个卫星信号接收器。这个配件不但贵，还体积巨大，没法整合在今天这么轻薄的手机里。更重要的是，做出来也不一定有多少人用。因此，一个额外的天线这个方案，10年内不会有变化。
其实，在“星链计划”之前30多年，已经有过一版低阶版的星链，叫作“铱星计划”——
当年，摩托罗拉公司计划发射77颗卫星，环绕地球，提供全球打电话服务。在那个计划里，配套的卫星电话就不用另外配天线。但是，那个电话售价2.5万元人民币。虽然那时的普通手机也很贵，9000多块钱，但也比它便宜了一半多。
那么贵的设备自然没有多少人买，最后，“铱星计划”大约只吸引了两万个客户。
不足四：制造大量太空垃圾
实际上，“星链”调整轨道高度，把很多卫星挪到550公里和340公里的高度，还有一个考量因素，就是缓和各方对它制造太空垃圾的批判。
如果设置在一千多公里的高度，卫星寿命期过了以后，需要额外的动力让它进入坟场轨道，或者坠落到南太平洋的一个卫星坟场。按规矩是应该这样做的。但我们昨天说过，2017年，19颗退役卫星就有3颗没有按计划进入“坟场”。照这个比例，“星链”每年报废2000多颗卫星，其中300多颗都会变成太空垃圾，在轨道上游荡。
这个隐患实在太大，所以只能降低卫星的高度。这样一来，即便不做任何操作，报废卫星也会在三五年之内自行坠毁，太空垃圾的问题就缓和了很多。
除了制造太空垃圾之外，“星链”卫星自己就是太空垃圾的最大受害者。它怎么应对这么多的太空垃圾，保证自己正常工作呢？
这方面，“星链”卫星和其他卫星一样早有准备。它们都集成了自动防碰撞系统，可以侦测到和自己接近的碎片或者其他物体。这样一来，和太空垃圾发生碰撞的可能性就大大降低。
不过，这个自动防碰撞系统并不完全保险，它在2019年9月2日就差点失效。
当时，欧洲航天局提前一周监控到，“星链”的44号卫星和欧洲“风神”卫星有五万分之一的碰撞可能。一般来说，只有几率超过一万分之一才会采取具体行动，所以当时大家没有太紧张。不过随着时间推移，碰撞监控提示有千分之一的可能相撞。这已经大大超过警戒线了。但欧航局通知“星链”的时候，“星链”没有回应。最后，欧航局只好自己采取紧急躲避动作才消除了事故。
虽说“风神”卫星一年大约要躲二三十次，但每次都是躲太空垃圾，类似这样躲一颗正在工作的卫星的事还是头一回。所以，欧航局对“星链”的管理方式意见很大。刚把62颗卫星发射上来就出这样的事故，今后12000颗都发射上来，还不把轨道搅得天翻地覆？
后来，“星链”还是回应了一下，说预警系统也提示了风险超过万分之一，但公司内部通信系统故障，技术人员没有看到邮件。这就暴露出“星链”在管理上的漏洞。此前，虽然也有公司统一管理多颗卫星，比如铱星的66颗、导航系统的30多颗，但同时管理12000颗可是史无前例的大规模。
从这次险些酿成事故的过程看，圈内人士对“星链”引发太空垃圾和太空事故的担忧，是非常有道理的。只不过现在还没有直接造成矛盾，所以不会成为这个计划短期内最大的障碍。
我们能看到，“星链”有明显的不足，而且只能在一定程度上修修补补，没法做到完美。为什么它还能继续大步向前，有那么多投资呢？投资人可比我们专业，难道他们只是追捧马斯克这个爱讲科技故事的人吗？
下一篇我们来分析一下这个问题，看看“星链”究竟前景如何。
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