● 文 |.中國空間技術研究院 .北京空間科技信息研究所 李倬 周一鳴

一網(wǎng)公司（OneWeb）是一家創(chuàng)辦于2012年的美國初創(chuàng)公司，創(chuàng)始人格雷格·維勒（Greg Wyler）提出了OneWeb計劃構想，致力于打造由數(shù)百顆至數(shù)千顆衛(wèi)星組成的星座，提供高速網(wǎng)絡接入服務。短短數(shù)年間，OneWeb計劃受到了產(chǎn)業(yè)內(nèi)外大型企業(yè)與資本的關注與追捧，系統(tǒng)建設穩(wěn)步推進，目前已成為全球融資額度最高（已超過17億美元）、工程進度最快、也是最早獲得美國頻率管理機構——聯(lián)邦通信委員會（FCC）市場準入許可的星座項目，計劃于2018年下半年發(fā)射星座的首批10顆衛(wèi)星。一網(wǎng)公司在系統(tǒng)發(fā)展、研制生產(chǎn)模式、發(fā)射方式等方面都具有特色，值得我們關注研究。

一、系統(tǒng)發(fā)展情況

系統(tǒng)空間段方面，一網(wǎng)公司致力于將單星研制成本壓至60萬美元，盡可能采用成熟技術和簡單的通信體制，以推動批量化生產(chǎn)。一方面，整個系統(tǒng)將采用透明轉(zhuǎn)發(fā)工作方式，星上無需實現(xiàn)路由、交換等復雜處理功能，同時不設星間鏈路，減少載荷設備的質(zhì)量、空間與功率等資源消耗，降低技術實現(xiàn)難度。在這種理念影響下，衛(wèi)星設計質(zhì)量150kg，僅為“下一代銥星”（Iridium NEXT）的1/6。另一方面，星座旨在面向終端用戶提供高速寬帶通信服務，單星需具備多波束覆蓋能力，以支持頻率復用，使單星容量達到10Gbit/s的目標，其性能要求又遠遠超出傳統(tǒng)百公斤量級小衛(wèi)星的能力水平。按此規(guī)劃研制的“一網(wǎng)”衛(wèi)星將成為性價比最高的低軌通信衛(wèi)星[1]?！耙痪W(wǎng)”衛(wèi)星設想圖如圖1所示。

圖1 “一網(wǎng)”衛(wèi)星設想圖

系統(tǒng)地面段方面，由于“一網(wǎng)”衛(wèi)星不配備星間鏈路，所以根據(jù)業(yè)務需求合理部署全球關口站是系統(tǒng)提供連續(xù)服務的關鍵。根據(jù)目前公布的計劃，“一網(wǎng)”第一代星座將在全球配建部署55～75個衛(wèi)星關口站，每個關口站配置10副以上的天線，每副天線的口徑超過3.4m。關口站將由美國休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司研制，借助其在地面段的成熟經(jīng)驗，實現(xiàn)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡的高效互聯(lián)。但值得一提的是，由于大洋區(qū)域的關口站部署困難，即使從目前“一網(wǎng)”系統(tǒng)的規(guī)劃布局來看，其在該區(qū)域分布也極為稀疏，如何實現(xiàn)連續(xù)覆蓋、避免過頂衛(wèi)星閑置，是其必須考慮和解決的技術問題?！耙痪W(wǎng)”系統(tǒng)地面站全球部署規(guī)劃情況如圖2所示。

圖2 “一網(wǎng)”系統(tǒng)地面站全球部署規(guī)劃情況

終端方面，一網(wǎng)公司將用戶終端芯片視為整個系統(tǒng)中最難實現(xiàn)的部分，目前的主要策略是與芯片巨頭高通無線技術公司（Qualcomm）一起開發(fā)專用的14nm低成本芯片，降低功耗的同時，保持高速數(shù)據(jù)傳輸和波束快速準確切換的能力，實現(xiàn)用戶終端性能、功耗、體積、質(zhì)量及可靠性的優(yōu)化和提升。其用戶段根據(jù)應用領域和場景的不同，提供固定、艦載、車載和機載等多種類型終端，終端天線尺寸為45cm～1m，既有機械式雙拋物面天線，也有相控陣天線。用戶通過“一網(wǎng)”系統(tǒng)終端連接的熱點接入互聯(lián)網(wǎng)。

二、研制生產(chǎn)模式

在衛(wèi)星生產(chǎn)制造方面，由于一網(wǎng)星座規(guī)模達到千顆量級，交付周期也比普通地球同步軌道衛(wèi)星（GEO）更嚴苛，以傳統(tǒng)制造商的現(xiàn)有AIT設施、延續(xù)現(xiàn)有的研制模式，根本無法滿足這種需求。在此之前，泰雷茲-阿萊尼亞航天公司保持著每周生產(chǎn)1顆“下一代銥星”衛(wèi)星的記錄，而一網(wǎng)公司則提出1天至少3顆衛(wèi)星的出廠速度，將達到衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)界前所未有的交付水平。為了應對大規(guī)模星座交付和部署的壓力，一網(wǎng)公司開辟了極具創(chuàng)新特點的自動化生產(chǎn)線模式，其與空客防務與航天公司合作，積極利用后者在飛機制造領域“未來工廠”理念，推進衛(wèi)星研制流程創(chuàng)新。

根據(jù)官方最新披露的信息，該生產(chǎn)線將包括載荷、星載電子設備、推進系統(tǒng)以及太陽能電池板等四條獨立裝配、獨立測試的并行模塊組裝線，部件完成組裝測試之后，進入整星總裝生產(chǎn)線（FAL），按序進行集成，再對整星測試后出廠。1條生產(chǎn)線共包括30個組裝或測試工位，每個工位分配2名工人，可實現(xiàn)最快1天1星的出廠能力[2]。

整個生產(chǎn)線將分利用智能裝配工具、大數(shù)據(jù)控制、機器人、增強現(xiàn)實工具以及自動測試系統(tǒng)等數(shù)字化手段，加速AIT流程。此外，該生產(chǎn)線具備的自動化技術、測試設備和數(shù)據(jù)采集能力，能夠為工廠性能和程序改進提供分析方法，同時還能夠?qū)ιa(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常情況進行接近實時的檢測并進行修正，確?？煽啃?。

在OneWeb星座建設的需求牽引下，其供應商也紛紛投資建立全新的生產(chǎn)線，或?qū)ΜF(xiàn)有設施進行改造，以滿足緊湊的進度和龐大的生產(chǎn)量。其星敏感器供應商法國Sodern公司主要負責為900顆衛(wèi)星提供1800副星敏感器，該公司正在開發(fā)一條新的生產(chǎn)線，未來用于OneWeb星座上的星敏感器，將是傳統(tǒng)設備質(zhì)量和體積的1/10，而價格則只有1/100到1/50的水平。其太陽能電池板供應商美國SolAero公司為了保證滿足衛(wèi)星生產(chǎn)要求，也正在實施一個1000萬美元的項目，擴展其新墨西哥洲的工廠，投資標準化、自動化設備，以提升產(chǎn)量、降低成本并提高質(zhì)量。在某種意義上，新興星座的發(fā)展與行業(yè)的新變革之間存在著相互促進、相互影響的密切關系。

三、發(fā)射方式

2017年3月8日，一網(wǎng)公司與藍色起源公司共同宣布，雙方簽署新格倫（New Glenn）可重復使用火箭發(fā)射合同，一網(wǎng)公司也成為藍色起源公司New Glenn可重復使用火箭的第二家客戶。New Glenn可重復使用火箭概念圖如圖3所示。

圖3 New Glenn可重復使用火箭概念圖

藍色起源公司創(chuàng)始人杰夫·貝佐斯（Jeff Bezos）表示，一網(wǎng)公司預定了5次火箭發(fā)射。可重復式兩級火箭能夠載有13t有效載荷發(fā)射至轉(zhuǎn)移軌道，或45t有效載荷至低地球軌道。預計首次發(fā)射時間在2020年左右。一網(wǎng)公司表示，目前尚未確定一枚New Glenn火箭要發(fā)多少顆衛(wèi)星，取決于該火箭是用于發(fā)射一代星座還是二代星座。按照之前信息，一網(wǎng)星座一代衛(wèi)星的質(zhì)量約為150kg，但二代星座的質(zhì)量尚未確定。按照目前的計劃，一網(wǎng)公司已經(jīng)與阿里安公司簽署了21發(fā)聯(lián)盟號火箭發(fā)射，以及5次聯(lián)盟號火箭和3枚阿里安－6火箭的補充發(fā)射訂單。一網(wǎng)公司還與維珍銀河公司的發(fā)射者一號火箭（LauncherOne）簽署了39發(fā)火箭訂單。一網(wǎng)公司與空客防務與航天公司成立的合資公司預計將研制900顆衛(wèi)星[3]。

四、未來發(fā)展分析

當前，一網(wǎng)公司采取“率先突破B2B衛(wèi)星通信業(yè)務，然后開拓發(fā)展中國家市場”的發(fā)展策略。盡管一網(wǎng)公司的最終目標是建成全球無縫覆蓋的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)，但在星座建設初期將率先對發(fā)達國家的地面網(wǎng)絡尚未覆蓋地區(qū)的中小型企業(yè)開展B2B衛(wèi)星通信業(yè)務，待地面用戶終端設備的生產(chǎn)規(guī)模、營業(yè)額、現(xiàn)金流、成本控制等各方面達到一定程度后，再全面開拓發(fā)展中國家和邊遠地區(qū)的衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務[4]。

在搶占發(fā)達國家B2B 業(yè)務的同時，一網(wǎng)公司還將積極開拓航空和其他衛(wèi)星寬帶市場，并借助其合作伙伴獲得重點國家（如印度、中國）的運營執(zhí)照或落地許可，為將來開展更大規(guī)模、更深度的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入業(yè)務打好基礎[5]。

根據(jù)以往低軌衛(wèi)星星座的經(jīng)驗教訓，用戶終端設計和成本問題是星座成敗的關鍵。OneWeb 星座的遠期目標市場是中國和印度等發(fā)展中國家，因此用戶終端價格低廉、使用方便、容易維護是進入這一市場的關鍵因素。