文/ 遲惑

2020 年的3 月20 日，就在剛剛成功發(fā)射了第二批衛(wèi)星之后的一個禮拜，世人矚目的英國低軌道全球?qū)拵ㄓ嵭l(wèi)星運營商一網(wǎng)公司向美國特拉華州破產(chǎn)法院提交了申請，希望能夠按照美國破產(chǎn)法第11 條申請破產(chǎn)保護。這是一個相當(dāng)令人意外的消息，就在新冠肺炎疫情爆發(fā)之前，一網(wǎng)星座還被人們當(dāng)作商業(yè)航天的明日之星，是拯救整個衛(wèi)星通信行業(yè)的標(biāo)志性工程之一。在疫情剛爆發(fā)時，一網(wǎng)星座的建造實驗與發(fā)射沒有受到什么影響，然而僅僅過了不到一個月，這個具有強大品牌效應(yīng)的星座居然就申請破產(chǎn)保護了。這其中，究竟發(fā)生了什么令人始料不及的變化呢？讓我們還是從一網(wǎng)公司的低軌互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃說起。

衛(wèi)星到底多少錢一顆？

雖然說一網(wǎng)公司破產(chǎn)的直接原因是新冠肺炎疫情的影響，但實際上業(yè)內(nèi)研究人士很早就發(fā)現(xiàn)，一網(wǎng)星座要出問題。早在2019 年的4 月，就有媒體采用了這樣的新聞標(biāo)題：《一網(wǎng)星座如何才能夠讓它的第一批衛(wèi)星不是最后一批衛(wèi)星》。這篇報道所涉及到的內(nèi)容相當(dāng)多，但是核心問題之一，就是一網(wǎng)衛(wèi)星本身的建造成本遠遠超過了預(yù)期。

在幾年之前格里格·維勒剛剛啟動星座建設(shè)的時候，一度提出一網(wǎng)星座的每顆衛(wèi)星報價只要40 萬美元。這個數(shù)字讓當(dāng)時的國際衛(wèi)星通信界相當(dāng)震驚，要知道40 萬美元折合不到300 萬元人民幣，也就是一輛豪華轎車的價錢。如果用這么一點錢就可以造出一顆寬帶衛(wèi)星來，那實在是工程史上的一大突破。事實證明航天技術(shù)的突破沒有這么容易，到2015 年，一網(wǎng)公司把衛(wèi)星單價上調(diào)到了50 萬美元。根據(jù)這樣的計算，整個星座制造和發(fā)射成本可以控制在35 億美元。一位分析家說，業(yè)界對于50 萬美元這個單價一直是廣泛質(zhì)疑的。既然一網(wǎng)公司公開承認衛(wèi)星單價有大幅度的上漲，就會嚴(yán)重損害自己在投資者那里的信譽。

很快，一網(wǎng)衛(wèi)星的單價又上漲到了60 萬美元。但業(yè)內(nèi)分析人士表示，根據(jù)研究，如果佛羅里達工廠能夠順利運行，一網(wǎng)的單星成本可以控制在70多萬美元。

▲ 一網(wǎng)星座在佛羅里達的工廠

可是到了2018 年，一網(wǎng)公司就開始對于星座造價到底是多少含糊其辭了。衛(wèi)星單價遠遠超過了最初的預(yù)期。當(dāng)時擔(dān)任一網(wǎng)公司CEO 的布朗格在接受記者采訪時表示，“我們不打算討論系統(tǒng)的總造價?！敝劣趩涡窃靸r，布朗格表示“不會超過100 萬美元”。

很快，一網(wǎng)星座到底造價多少這個問題就和布朗格無關(guān)了。他在幾天后離職，把CEO 的寶座讓給了一位叫做阿德里安·斯泰克爾的人。有意思的是，斯泰克爾此前供職于一家叫做“擁護”的數(shù)字財富公司。根據(jù)“擁護”公司的測算，一網(wǎng)星座至少要花掉60 億美元才能建成。一網(wǎng)公司則表示，這個數(shù)字是不精確的。

顯然，決定衛(wèi)星成本的是位于佛羅里達的衛(wèi)星工廠。應(yīng)該說，這是一家現(xiàn)代化程度極高的工廠，在航天史上前無來者。

佛羅里達工廠什么樣

2019 年7 月12 日，經(jīng)過3 年零2 個月的建設(shè)，一網(wǎng)公司位于美國佛羅里達州的衛(wèi)星工廠正式投產(chǎn)。在選址的時候，維勒得到了佛羅里達州政府的積極支持，州長瑞克·斯科特還和維勒一起，參加了開工儀式。這座衛(wèi)星工廠的選址也很有意思，就在肯尼迪航天中心的大門外。這也是美國從國會到州政府打造所謂佛羅里達州航天海岸經(jīng)濟帶的一項努力成果。這座衛(wèi)星工廠占地近1萬平方米，投資8500 萬美元，藍色起源公司的火箭工廠就在旁邊。

按照一網(wǎng)星座發(fā)射項目負責(zé)人喬·佩雷格里諾的說法，傳統(tǒng)上，復(fù)雜的衛(wèi)星都是先設(shè)計出來，然后再和制造部門討論如何實現(xiàn)。但是一網(wǎng)衛(wèi)星采取了不同的辦法，從一開始就考慮到了制造問題，衛(wèi)星的設(shè)備之間要容易組裝、容易檢查和維修。

▲ 2020 年1 月31 日發(fā)射的34 顆一網(wǎng)衛(wèi)星

▲ 展會上的固定式一網(wǎng)終端

▲ 佛羅里達的一網(wǎng)衛(wèi)星工廠極為先進

而一網(wǎng)衛(wèi)星制造廠本身的設(shè)計也是按照這種戰(zhàn)略進行的。廠內(nèi)有兩條并行的生產(chǎn)線，每條線都由一些“工作單元”組成，其中有些單元負責(zé)推進分系統(tǒng)，有的負責(zé)電子設(shè)備，還有的負責(zé)通信有效載荷分系統(tǒng)。所有工作單元的外圍地面上都貼著黃色膠帶作為邊界。不過有些工作單元是在兩條生產(chǎn)線之間共享的，比如太陽電池工作單元。生產(chǎn)線的起點在工廠的入口處，各種零部件都分類堆放在這里，然后被分組打包送到不同的工作單元那里。在推進分系統(tǒng)工作單元里，技師們把霍爾效應(yīng)電推力器和燃料儲罐用螺釘安裝到衛(wèi)星設(shè)備板上，然后用氦氣給儲罐加壓來檢測它是不是漏氣。當(dāng)然在發(fā)射前，儲罐里要充入氙氣。

在電子設(shè)備工作單元里，技師們要把太陽敏感器、星敏感器和計算機安裝到一塊背板上。在太陽電池工作單元，技師們負責(zé)一對一對地組裝太陽電池，然后進行測試。有效載荷工作單元的內(nèi)容比較復(fù)雜一些，需要進行大量線纜和方管的連接工作。用于和用戶終端通信的Ku 頻段天線、用于和系統(tǒng)地面站通信的Ka 頻段天線要分開組裝。

每個分系統(tǒng)完成之后，就會有一個盒子形狀的機器人跑過來，把成品運輸?shù)焦S的另外一端進行總裝。這種奇怪的機器人被叫做“自動引導(dǎo)車”。在工作單元的黃色邊界線之外，還用紅色膠帶貼著路線指示線，“自動引導(dǎo)車”就靠著自己的相機和導(dǎo)航軟件，沿著紅色膠帶行進。

總裝線是所有的分系統(tǒng)組合在一起的場所，但有效載荷例外?？傃b完成后的衛(wèi)星平臺要經(jīng)過一系列測試，包括振動測試等。

▲ 佛羅里達工廠實現(xiàn)了批產(chǎn)化

▲ 一網(wǎng)衛(wèi)星天線使用太陽能電池

按照一網(wǎng)公司CEO 托尼·津吉斯的說法，傳統(tǒng)上，衛(wèi)星制造是以總裝為核心的，技師們要在超凈間里把各種分系統(tǒng)和設(shè)備向一個固定的工作位置集中。一網(wǎng)工廠卻改變了模式，讓分系統(tǒng)流動起來。當(dāng)衛(wèi)星總裝完成，要用緩沖軌道車送去打包，裝進一種6 米長的集裝箱里。兩個集裝箱湊成一車，用平板卡車運出廠房，前往機場。

對空客集團來說，與一網(wǎng)公司合作開設(shè)衛(wèi)星工廠，不僅僅是賺錢的問題?？湛秃教旆绖?wù)集團負責(zé)宇航系統(tǒng)的副總裁尼古拉斯·查慕斯說：“空客集團可以做到每天交付三架飛機。人們也在考慮這樣大規(guī)模地生產(chǎn)衛(wèi)星，但一直沒有機會。要想制造一網(wǎng)這樣大規(guī)模的星座，必須一再強調(diào)的就是不能犯錯誤。”為此，空客在衛(wèi)星設(shè)計上采取了重大技術(shù)革新方式，傳統(tǒng)衛(wèi)星上有三套計算機系統(tǒng)，一網(wǎng)衛(wèi)星上則只有一套?？湛驮O(shè)計了一種新的計算機系統(tǒng)，分包給了一家具有批產(chǎn)能力的企業(yè)。

▲ 維勒親自在展會上宣傳一網(wǎng)終端

▲ 維勒展示一網(wǎng)天線內(nèi)部

▲ 一網(wǎng)衛(wèi)星的成本沒有控制住

不過一網(wǎng)衛(wèi)星最困難的部分不是硬件，而是軟件，其開發(fā)周期是所有分系統(tǒng)當(dāng)中最長的一個。

開工之初，衛(wèi)星工廠只有80 名員工，維勒打算雇傭250 人。另外，由這家工廠帶動的產(chǎn)業(yè)鏈還能為佛羅里達州帶來3000 個工作機會。然而這一切在2020 年的春天戛然而止，能不能繼續(xù)運行下去，還要看一網(wǎng)公司和債權(quán)人的談判情況。

獨具匠心的終端

任何衛(wèi)星系統(tǒng)要想發(fā)揮作用，都離不開衛(wèi)星終端，這才是一網(wǎng)打算用來賺錢的核心設(shè)備。

根據(jù)一網(wǎng)星座的系統(tǒng)要求，所采用的終端天線必須能夠同時自動跟蹤多顆衛(wèi)星。對衛(wèi)星終端來說，低軌道星座和靜止軌道衛(wèi)星最大的區(qū)別之一，就是一個動一個不動。

低軌道衛(wèi)星和地面之間的相對速度基本上就是第一宇宙速度。終端要用波束來“抓住”這些高速運動的衛(wèi)星，如果某一顆衛(wèi)星馬上就要飛出視野，需要瞬間切換到另一顆衛(wèi)星上。如果用機械式掃描天線來實現(xiàn)這樣的功能，我們就會看到天線像跳舞一樣不停地搖擺。

這樣的終端，無論價格、體積還是使用要求，都不是普通消費者能承受的。所以，一網(wǎng)公司的終端采用了近年來流行的電子掃描相控陣模式，用很多個收發(fā)單元在一個平面上按照一定的規(guī)則排成陣列。然后在計算機的控制下通過對不同收發(fā)單元的功率控制，來合成靈活指向的波束。這樣就不需要天線本身搖來搖去了。如果能把收發(fā)單元做得足夠小、排列得足夠緊湊，就能設(shè)計出很小的天線，再裝上調(diào)制解調(diào)器和電源就成了衛(wèi)星終端，不但能隨身攜帶，裝在口袋里到處跑也是有希望的。

冷飲店+WiFi

▲ 維勒和可口可樂共同發(fā)明了冷飲店+WiFi 的模式

▲ 一網(wǎng)星座的首發(fā)火箭整流罩

一網(wǎng)衛(wèi)星并不會直接連接到用戶的手機或者電腦上。它的理念，是在地面上設(shè)置很多個小型衛(wèi)星終端，這些終端本身具有WiFi 功能。手機和其他個人終端用戶要來到這些終端附近，連上WiFi，才能和一網(wǎng)星座聯(lián)通，訪問互聯(lián)網(wǎng)。

也正是因為這樣，一網(wǎng)星座找到了可口可樂公司合作，在可口可樂的加盟冷飲店屋頂上裝一個一網(wǎng)終端。這樣，手機用戶們就會聚集到冷飲店旁邊，一邊喝汽水一邊刷朋友圈。刷到情深處還可以再來一瓶，是個雙贏的局面。

▲一網(wǎng)終端曾經(jīng)獲得國際設(shè)計大獎

▲ 一網(wǎng)終端配套的太陽能電池可以折疊起來運輸

▲ 采用兩片相控陣天線的一網(wǎng)航空終端

然而冷飲店不是電信運營商，沒有多少本錢，也不具備使用復(fù)雜設(shè)備的技能。因此一網(wǎng)打算設(shè)計一種價格在1000～1500 美元的終端，一切操作都是自動化的，冷飲店老板只要把它放在屋頂上接通電源就行了。當(dāng)然，如果咖啡店、快餐店打算加盟，一網(wǎng)也會來者不拒。相對來說，民航客機用的一網(wǎng)終端就要貴一些，售價大概要達到15 萬美元。

15 美元的個人天線

我們在前文中已經(jīng)討論了一網(wǎng)星座的終端模式，但維勒并沒有就此止步，他還想開發(fā)一種個人終端，讓消費者能直接和衛(wèi)星連通。2019 年年初，維勒拿出1000 萬美元，投給了一個叫瓦發(fā)的小公司。這家企業(yè)的發(fā)展方向，是開發(fā)一種非常便宜、非常小的天線，只要15 美元一副。圍繞它來開發(fā)一種衛(wèi)星終端，售價只要200～300美元。

當(dāng)時，這家企業(yè)已經(jīng)開展了兩三年的研究。維勒預(yù)計，再通過一兩年的研究，總計經(jīng)過500 次設(shè)計迭代之后，天線成品可以在2020 年投放市場。維勒表示，天線是終端里最重要、最困難的組成部分。整個天線只有八分之一英寸厚（折合3 毫米多一點），非常輕、非常薄、功耗非常低，性價比極高，可以大量生產(chǎn)。

長期以來，衛(wèi)星通信行業(yè)在終端天線的技術(shù)發(fā)展上進展不大。雖然相控陣天線的理論已經(jīng)很成熟了，但是因為收發(fā)單元的器件價格太高，所以一直沒能推廣使用。幾年前，一家叫做凱米塔的美國企業(yè)推出了車載超薄相控陣衛(wèi)星天線，但是因為價格太貴，推廣工作一直不順利。維勒如果能做到15 美元一副天線，真的可以顛覆衛(wèi)星通信行業(yè)的現(xiàn)狀。