王政霄
近年來,低軌衛(wèi)星領(lǐng)域風(fēng)起云涌,國(guó)外資本巨頭紛紛進(jìn)入,以SpaceX、OneWeb為代表的一批創(chuàng)新企業(yè)狂飆突進(jìn),牢牢搶占了發(fā)展的主動(dòng)權(quán),短短兩三年時(shí)間,徹底顛覆人們對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的固有觀念,對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和安全監(jiān)管勢(shì)必產(chǎn)生巨大影響。
富有爭(zhēng)議的項(xiàng)目
知乎上有一個(gè)問題:如何評(píng)價(jià)SpaceX 的星鏈(Starlink)計(jì)劃?有近20萬次的瀏覽量,數(shù)百人在討論。有人覺得技術(shù)方案完美,但是落地有困難;有人認(rèn)為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成本太高,很難有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;有人非??春眯擎湹那熬?,也有人覺得馬斯克在忽悠投資人??偠灾?,這是一個(gè)富有爭(zhēng)議的項(xiàng)目計(jì)劃。
地球衛(wèi)星軌道分低軌、中軌、高軌。低軌一般是指位于地球表面500-2000公里的范圍。軌道越低,一顆衛(wèi)星覆蓋的范圍越小,通常需要由幾十顆至幾千顆不等的低軌衛(wèi)星進(jìn)行組網(wǎng),才能實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r(shí)、無縫的寬帶服務(wù),這種低軌衛(wèi)星系統(tǒng)被稱為星座。相比較高軌衛(wèi)星系統(tǒng)、地面光纖系統(tǒng),低軌衛(wèi)星星座具有全球覆蓋、部署簡(jiǎn)便、高速傳輸?shù)葍?yōu)勢(shì),最近兩年發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛。美國(guó)硅谷科技狂人馬斯克創(chuàng)立的SpaceX是其中的佼佼者,他推出的星鏈計(jì)劃,想法十分超前大膽。
星鏈計(jì)劃將在未來幾年內(nèi)發(fā)射1.2萬顆低軌衛(wèi)星,為地球上任何位置的用戶提供高達(dá)1Gbps的無線寬帶上網(wǎng)服務(wù)。什么概念?按馬斯克的說法,這個(gè)前所未有的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將“使寬帶網(wǎng)絡(luò)的速度達(dá)到目前全球平均水平的180倍”。作為比較,目前我國(guó)4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的下載速度大約是100Mbps。如果馬斯克能實(shí)現(xiàn)這一網(wǎng)絡(luò)速度,加上全球覆蓋的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),將對(duì)我們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生顛覆性的影響。鑒于馬斯克以往創(chuàng)造的商業(yè)奇跡,讓業(yè)界對(duì)這個(gè)星鏈計(jì)劃充滿期待。
很多人認(rèn)為,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)一旦實(shí)現(xiàn),將迅速蠶食當(dāng)前移動(dòng)衛(wèi)星通信的企業(yè)和個(gè)人業(yè)務(wù),并搶占當(dāng)前由地面通信運(yùn)營(yíng)商壟斷的移動(dòng)電話和互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)。更進(jìn)一步來看,這種覆蓋全球的新業(yè)務(wù),在救災(zāi)、航海等民用領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大的作用,勢(shì)必創(chuàng)造出更多新業(yè)態(tài)和新價(jià)值。
當(dāng)然,也有人看衰,認(rèn)為在馬斯克之前,也有很多人設(shè)想過、實(shí)踐過這樣的衛(wèi)星星座計(jì)劃,但至今沒有人成功。由于衛(wèi)星研制發(fā)射周期長(zhǎng)、成本高,前期投資太大,通信費(fèi)用高昂,根本無法與地面通信競(jìng)爭(zhēng)。
先驅(qū)者以失敗告終
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)并不是什么新鮮話題。上個(gè)世紀(jì)九十年代,很多企業(yè)都提出了這樣的計(jì)劃。如果更進(jìn)一步,將范圍擴(kuò)大到語(yǔ)音通信業(yè)務(wù),先驅(qū)者應(yīng)該是摩托羅拉的銥星計(jì)劃。
現(xiàn)在流行找“痛點(diǎn)”,有“痛點(diǎn)”的地方就有機(jī)會(huì)。銥星計(jì)劃的緣起也是一個(gè)偶然發(fā)現(xiàn)的“痛點(diǎn)”。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,電話信號(hào)難以覆蓋。工程師就想,如果環(huán)繞全球用衛(wèi)星組建一個(gè)星座,不就解決了全球覆蓋的問題了嗎?這個(gè)想法得到摩托羅拉高層的高度認(rèn)可,很快啟動(dòng)了銥星計(jì)劃。之所以叫銥星計(jì)劃,是因?yàn)樵撓到y(tǒng)由77顆低軌道通信衛(wèi)星組成,與金屬元素“銥”的原子序數(shù)一樣。1996年,第一顆銥星衛(wèi)星上天,運(yùn)行在780公里的低軌道上,兩年后,銥星項(xiàng)目最終發(fā)射66顆衛(wèi)星,開始組網(wǎng)運(yùn)行。遺憾的是,一直到2000年,銥星系統(tǒng)只賣出5.5萬部衛(wèi)星電話,用戶寥寥無幾,項(xiàng)目嚴(yán)重虧損,摩托羅拉公司不得不以2億美元的極低價(jià)格將整個(gè)銥星系統(tǒng)賣給了美國(guó)軍方。
銥星計(jì)劃是低軌衛(wèi)星通信的先驅(qū),也是20世紀(jì)最悲壯的科技項(xiàng)目之一。除了銥星計(jì)劃外,同期的還有全球星系統(tǒng)、軌道通信系統(tǒng)、天空之橋系統(tǒng)、泰利迪斯系統(tǒng)等,這些項(xiàng)目無一不以失敗告終。
這些項(xiàng)目失敗的原因主要有三個(gè):一是衛(wèi)星星座研發(fā)部署周期太長(zhǎng)、成本太高。以銥星項(xiàng)目為例,它從開始論證,到最終部署完畢,足足花費(fèi)了十年時(shí)間,投資超過30億美元。由于技術(shù)能力限制,單顆衛(wèi)星的容量有限,根本滿足不了大量用戶的通話和網(wǎng)絡(luò)接入需求。二是對(duì)地面通信發(fā)展的錯(cuò)誤估計(jì)。在衛(wèi)星系統(tǒng)研制和部署的十年間,蜂窩電話迅猛發(fā)展,GSM系統(tǒng)已經(jīng)成熟,地面基站已經(jīng)覆蓋了大部分移動(dòng)通信用戶,待到衛(wèi)星上天具備服務(wù)能力之時(shí),無論是通話質(zhì)量、通信費(fèi)用,還是手機(jī)終端、覆蓋范圍,都已經(jīng)無法與地面通信相抗衡。三是市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式并不成熟。從銥星來看,一開始他就定位服務(wù)于高端用戶,只為少數(shù)“高層次的國(guó)際商務(wù)旅行者”用戶提供服務(wù)。用戶數(shù)量太少就意味著資金回籠太慢,運(yùn)營(yíng)成本抵不過收益,最終失敗的命運(yùn)就不可避免。
后來者面臨突破
隨著技術(shù)的發(fā)展,特別是互聯(lián)網(wǎng)的普及,廣大用戶的消費(fèi)、生活習(xí)慣發(fā)生了翻天覆地的變化。覆蓋更廣、速度更快、延時(shí)更低的網(wǎng)絡(luò)成為廣大消費(fèi)者的迫切需求。地面通信發(fā)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(qū)域內(nèi)還沒有可靠的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。這部分需求,引起了一部分人的關(guān)注,他們依然希望通過衛(wèi)星組網(wǎng)來解決問題,只不過技術(shù)能力和成本控制,早已經(jīng)不可跟十幾年前的銥星系統(tǒng)同日而語(yǔ)。2012年OneWeb應(yīng)運(yùn)而生。相較于公眾對(duì)SpaceX的關(guān)注,OneWeb的知名度稍微不如,但是在業(yè)內(nèi)卻是實(shí)打?qū)嵉拿餍莿?chuàng)業(yè)公司。
回顧銥星系統(tǒng)的失敗經(jīng)驗(yàn),可以預(yù)知OneWeb面臨的困難。如何控制高昂的衛(wèi)星研制發(fā)射成本?如何處理衛(wèi)星與地面的關(guān)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(gè)問題,都是制約衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開展的重要因素,是所有低軌衛(wèi)星星座面臨的共同難題。
如何控制高昂的衛(wèi)星研制發(fā)射成本?
按照OneWeb的星座計(jì)劃,他們?cè)谖磥韼啄陜?nèi)要將1980顆衛(wèi)星布置在1200公里的軌道上。要知道,目前所有的在軌衛(wèi)星也不過2000多顆,單單衛(wèi)星的研制成本,就是一個(gè)天文數(shù)字,而且傳統(tǒng)衛(wèi)星的研制都是以年為單位的,研發(fā)生產(chǎn)周期過長(zhǎng)。過去5年,全球每年大概只發(fā)射了200顆衛(wèi)星,但是單單OneWeb一家,每年發(fā)射的數(shù)量就將達(dá)到300-400顆?,F(xiàn)有的衛(wèi)星發(fā)射能力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來幾年衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的發(fā)射需求。
技術(shù)的進(jìn)步為OneWeb控制成本提供了解決之道:產(chǎn)品向小型化、量產(chǎn)發(fā)展。它通過與空客集團(tuán)合作建設(shè)衛(wèi)星工廠,將航空飛機(jī)的批量制造經(jīng)驗(yàn)融合到衛(wèi)星研制當(dāng)中,批量化生產(chǎn)衛(wèi)星,進(jìn)而達(dá)到大幅度降低生產(chǎn)成本的目的。衛(wèi)星工廠正在研制高度自動(dòng)化的機(jī)器人生產(chǎn)線,并且利用人工智能對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化,預(yù)計(jì)每天可以生產(chǎn)2顆衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星重量?jī)H150公斤,單顆成本只有驚人的50萬美元,比傳統(tǒng)衛(wèi)星造價(jià)降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。2015年OneWeb與阿里安航天公司簽署了用聯(lián)盟火箭共21次發(fā)射衛(wèi)星的合同,發(fā)射成本下降到傳統(tǒng)發(fā)射的1/5。
如何處理衛(wèi)星與地面的關(guān)系?
銥星失敗的一個(gè)重要教訓(xùn),就是商業(yè)模式不成熟。OneWeb吸取銥星的失敗教訓(xùn),充分吸收O3b的成功經(jīng)驗(yàn),將個(gè)人消費(fèi)者作為目標(biāo)客戶,不出手類似銥星電話那樣的專用衛(wèi)星終端設(shè)備,不與發(fā)展較快的智能手機(jī)和平板電腦爭(zhēng)奪用戶,相反,用戶可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的智能手機(jī)和平板電腦訪問衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。OneWeb還選擇與休斯網(wǎng)絡(luò)公司合作,利用其完善的銷售渠道和豐富的銷售經(jīng)驗(yàn),主攻傳統(tǒng)行業(yè)用戶,同時(shí)還創(chuàng)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(wǎng)點(diǎn),更加貼近大眾消費(fèi)市場(chǎng)。
資本在OneWeb的發(fā)展中扮演了關(guān)鍵角色,為OneWeb打通了產(chǎn)業(yè)鏈的上下游。無論是衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、標(biāo)準(zhǔn)與芯片研發(fā),還是終端研制、地面系統(tǒng)、信關(guān)站建設(shè)、產(chǎn)品分銷等,OneWeb都和傳統(tǒng)領(lǐng)域具備深厚經(jīng)驗(yàn)的公司建立了成熟的商業(yè)合作模式,進(jìn)而形成了完備、協(xié)同的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。截至2017年12月,OneWeb已經(jīng)完成四輪融資,共計(jì)22億美元,融資額已經(jīng)足夠支持其首期882顆衛(wèi)星的制造發(fā)射。
如何獲得有限的軌位和頻率資源?
頻率和軌位資源是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的命門,它就好比蓋房子,什么都齊備了,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(wèi)星頻率和軌道資源是國(guó)際性資源,必須按照國(guó)際電信聯(lián)盟的規(guī)定依法使用。一般認(rèn)為,兩顆低軌衛(wèi)星之間要相差50公里的高度,才能保證安全。一個(gè)軌道高度上部署了衛(wèi)星,其他公司就不能再用這個(gè)高度。這樣一來,軌位資源就相當(dāng)稀缺。頻率資源也是一樣,國(guó)際電聯(lián)的規(guī)則是“先登先得”,后面登記的人要跟前面的協(xié)調(diào)。常規(guī)的C和Ku頻段資源已經(jīng)被瓜分殆盡,在衛(wèi)星技術(shù)成熟的L、S、擴(kuò)展C、擴(kuò)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(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)熱潮,很多企業(yè)都向國(guó)際電信聯(lián)盟提出頻率軌位申請(qǐng),OneWeb在這件事上又搶先一步,獲得了Ku頻段的使用權(quán),搶占了發(fā)展的先機(jī)。
按照OneWeb的計(jì)劃,今年5月他們將發(fā)射首批10顆衛(wèi)星,明年為阿拉斯加全境提供服務(wù),2020年覆蓋美國(guó)。目前來看,項(xiàng)目成功的可能性極大。一旦其取得成功,占據(jù)了市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán),在軌位和頻率資源十分有限,技術(shù)能力相差甚遠(yuǎn)的情況下,勢(shì)必對(duì)我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成極大的影響。
是不是風(fēng)口?
站在臺(tái)風(fēng)口,豬都能飛上天。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的風(fēng)口論,讓一批又一批的人不遺余力地尋找著下一個(gè)風(fēng)口。低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是不是風(fēng)口?就世界范圍內(nèi)來看,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)無疑是風(fēng)口,是潮流,是趨勢(shì)。
技術(shù)的進(jìn)步是低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力,特別是衛(wèi)星制造技術(shù)和衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)的進(jìn)步?,F(xiàn)在衛(wèi)星設(shè)計(jì)不僅重量輕而且容量大,OneWeb單顆衛(wèi)星的容量大于8Gbps,SpaceX單顆衛(wèi)星的容量據(jù)說可以達(dá)到TB級(jí)別,完全可以滿足高速的互聯(lián)網(wǎng)接入。
社會(huì)資本已經(jīng)瘋狂涌入這一領(lǐng)域。軟銀、高通、谷歌、空客、波音等多家巨頭已經(jīng)布局低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),甚至可口可樂、臉書等企業(yè)都參與了投資,資本的力量將助推衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展。
用戶需求的變化才是風(fēng)口最大的成因。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的發(fā)展,用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋、低延時(shí)等要求更高,以智能汽車為例,如果要實(shí)現(xiàn)無人駕駛,不可避免地就是要解決網(wǎng)絡(luò)延遲問題,當(dāng)前的4G技術(shù)存在一定的信息延遲問題,隨著5G技術(shù)的發(fā)展,信號(hào)延遲問題有望得到解決,但是覆蓋范圍又有限,難以滿足用戶需求,提供媲美5G速度的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可以完美解決這一問題。
最近兩年,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)爆炸式的發(fā)展,也印證了這一判斷。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全世界已經(jīng)公布的低軌星座計(jì)劃有13個(gè),總規(guī)劃衛(wèi)星數(shù)超過2.4萬顆,是目前全球在軌衛(wèi)星的近15倍。
馬云曾對(duì)“風(fēng)口論”有一番評(píng)論:豬碰上風(fēng)也會(huì)飛,但是風(fēng)過去摔死的還是豬,因?yàn)槟氵€是豬,每個(gè)人要思考怎么把控這個(gè)風(fēng),怎么提升自己,不應(yīng)該去尋找風(fēng)口,而是真正把自己變得一點(diǎn)點(diǎn)風(fēng)就能夠飛起來。
我們幾乎可以肯定,在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)上,馬云的論斷一樣會(huì)成真。如此多的星座計(jì)劃,最終能成功的肯定寥寥無幾。頻率軌位資源的限制、技術(shù)能力的限制、前期巨大的投入、發(fā)展的不確定性,相互之間以及與5G技術(shù)發(fā)展普及之間的競(jìng)爭(zhēng),都可能讓這些星座計(jì)劃最終以失敗收?qǐng)?,重演?dāng)年銥星的慘劇。所不同的是,在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中,總有人會(huì)勝出,區(qū)別只在于誰會(huì)勝出罷了。
何去何從?
在十幾家星座計(jì)劃里,我們看到國(guó)內(nèi)有三家,其中鴻雁、虹云都是國(guó)有航天企業(yè)開展的項(xiàng)目,擁有雄厚的技術(shù)能力和資本實(shí)力;九天微星是一家民營(yíng)企業(yè),其創(chuàng)始人在航天系統(tǒng)工作十年,而且已經(jīng)成功發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星,發(fā)展勢(shì)頭很好,它避開了風(fēng)頭正勁的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),轉(zhuǎn)而從提供衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)做起,避免直接與國(guó)際巨頭正面競(jìng)爭(zhēng),為其發(fā)展壯大提供了潛在可能性。
毋庸置疑,國(guó)內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目必定面臨更大的壓力。一方面,技術(shù)能力與國(guó)外同類公司有明顯的差距,同樣研制300公斤級(jí)別的衛(wèi)星,我們的研發(fā)周期和制造成本都要高出很多,發(fā)射成本也相對(duì)更加高昂。由于政策、技術(shù)門檻、資金需求量等方面的限制,國(guó)內(nèi)社會(huì)資本對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目熱度并不高,很難形成技術(shù)、資本的堆積效應(yīng)。另一方面,我國(guó)在軌道和頻率資源協(xié)調(diào)方面,也落后于主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手美國(guó),比如OneWeb已經(jīng)取得了Ku頻段的使用權(quán),其他企業(yè)想要使用就必須跟OneWeb進(jìn)行協(xié)調(diào),這樣協(xié)調(diào)難度就非常大,因?yàn)楸舜酥g是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,OneWeb勢(shì)必百般阻攔。這將成為制約我國(guó)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最重要因素。
國(guó)內(nèi)的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)勢(shì)頭,遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上火熱。我們談得比較多的是共享單車、互聯(lián)網(wǎng)金融、人工智能,很少有聽到資本大規(guī)模涌入低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。九天微星近期完成了2億元的A輪融資,相較于國(guó)外動(dòng)輒數(shù)億、數(shù)十億美元的融資來看,相對(duì)于衛(wèi)星項(xiàng)目巨大的前期投入來看,聊勝于無。在國(guó)有企業(yè)擁有壟斷地位的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,社會(huì)資本很難有所貢獻(xiàn),在國(guó)內(nèi)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展問題上,需要有更加深遠(yuǎn)的考慮。面對(duì)國(guó)外巨頭的強(qiáng)勢(shì)沖擊,如果我們不把握機(jī)遇,迅速謀求發(fā)展,一旦被國(guó)外公司牢牢占據(jù)有限的頻率軌位資源,我們?cè)傧氚l(fā)展就不太可能了。
站在十字路口,何去何從,我們拭目以待。