文/嚴南舟

2022年4月5日，一個有史以來最大的商業(yè)航天發(fā)射訂單震驚整個航天界。亞馬遜公司將向聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟、藍色起源公司、阿里安空間公司購買大約80次發(fā)射服務，以建設其低軌互聯(lián)網衛(wèi)星星座——柯伊伯星座。

▲ “柯伊伯”旨在打造第三個低軌道衛(wèi)星星座

本可和“星鏈”“一網”一爭高下

如果不是有這個重磅新聞突然爆出，人們險些已經忘了還有這樣一個星座計劃的存在。原來，在2019年4月，杰夫·貝索斯旗下的著名企業(yè)“亞馬遜”提出將在未來10年內發(fā)射3236顆衛(wèi)星，以組建一個低軌道互聯(lián)網星座，為世界各地未得到服務和服務不足的社區(qū)提供低延遲、高速寬帶連接。這個項目稱為“柯伊伯（Kuiper）”。

當時，太空探索技術公司的星鏈星座只在2018年發(fā)射了2顆試驗衛(wèi)星——也就是“丁丁”。而當時被看好的一網星座也只發(fā)射了6顆試驗星。如果柯伊伯星座能及時趕上，不能說和這兩個星座分庭抗禮吧，至少可以打得有來有去。

但到了2022年，“星鏈”已經高速完成了1800顆衛(wèi)星組網，并且正以每個月2次的發(fā)射速度，創(chuàng)造堪稱瘋狂的奇跡。而“柯伊伯”什么進展也沒有，甚至可以說什么進展都看不見。BE-4發(fā)動機的“一機坑兩箭”使得“新格倫”和聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的火神運載火箭無法按時首飛，亞馬遜在2021年向聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟簽訂了購買9發(fā)宇宙神5運載火箭的合同后，在2022年4月再次訂購了大量的運載火箭，包括18枚阿里安6、38枚“火神”和12次“新格倫”發(fā)射（可再增加15次），同時還選擇了ABL航天公司的RS-1火箭在2022年底發(fā)射兩顆試驗星KuiperSat-1和KuiperSat-2?！翱乱敛苯o予聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的訂單包括新建一座運載火箭發(fā)射平臺和一座垂直總裝大樓，以加快火神火箭發(fā)射“柯伊伯”衛(wèi)星的頻率，而“柯伊伯”選擇的這些火箭目前均未首飛。看來前世界首富貝索斯要下血本對抗現(xiàn)首富馬斯克的星鏈低軌互聯(lián)網星座了。

那么，為什么貝索斯要選擇在低軌互聯(lián)網星座上繼續(xù)對抗馬斯克的“星鏈”，而又為什么要在這個節(jié)點上急急忙忙地簽訂大量的一次性火箭發(fā)射合同呢？

“柯伊伯”項目的初衷

▲亞馬遜總裁杰夫·貝索斯

▲ 亞馬遜為其“柯伊伯項目”寬帶星座研發(fā)的Ka波段天線示意圖

▲ “柯伊伯”的工程師在測試相控陣終端

“柯伊伯”項目旨在建立一個低地球軌道衛(wèi)星星座，該星座能夠為世界各地未得到寬帶網絡服務和網絡服務不足的區(qū)域提供可靠、可負擔的寬帶通信服務，包括固定衛(wèi)星服務(FSS)和移動衛(wèi)星服務(MSS)。在這一點上它和“星鏈”“一網”有著相同的目標，三者構成競爭關系?！翱乱敛表椖繉⑾蚴澜绺鞯責o法獲得穩(wěn)定網絡的客戶提供服務，如偏遠地區(qū)工作的科學家和研究人員，提供救災的救援人員（災區(qū)的地基通信被摧毀的情況下），以及促使各種規(guī)模的公司將業(yè)務轉移到網上。除了直接向客戶提供地面站服務外，“柯伊伯”能提供400Mbps的通信速率，和“星鏈”相當。“柯伊伯”項目還將為無線運營商提供回程解決方案，將5G服務擴展到新的地區(qū)。這些項目共同將寬帶接入擴展到美國和世界各地的更多家庭。

“柯伊伯” 項目技術副總裁表示：“我們正在進行大量的創(chuàng)造，以有意義的價格向客戶提供快速、可靠的寬帶。像‘柯伊伯’這樣的低地球軌道寬帶星座系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，我們組建了一支世界級的工程師和科學家團隊，他們致力于實現(xiàn)我們對‘柯伊伯’項目的愿景，并為每個人保持一個安全、可持續(xù)的環(huán)境.。再加上‘亞馬遜’在網絡和基礎設施方面的深厚專業(yè)知識及其為如此龐大的事業(yè)提供資金的能力，我對可以為服務不足的社區(qū)提供良好服務感到樂觀?！?/p>

“柯伊伯”項目將在位于華盛頓州雷德蒙德市的全新研發(fā)設施中進行設計和測試，就在太空探索技術公司的“星鏈”研發(fā)設施附近?！皝嗰R遜”將在“柯伊伯”項目上投資超過100億美元，并且聲稱這項投資將在美國各地創(chuàng)造就業(yè)機會和基礎設施，建設和擴展地面網絡，加速衛(wèi)星測試和制造。

▲ 測試中的“柯伊伯”終端陣面

“柯伊伯”的特色

“柯伊伯”將作為亞馬遜的子公司，也服務亞馬遜的業(yè)務。雖然在“柯伊伯”建成時，“星鏈”已經提供了數年服務并且收割了大量的市場，但“亞馬遜”認為，不同于“星鏈”需要尋找市場并且從不同的運營商之中獲取訂單，“亞馬遜”擁有龐大的市場。2022年，全球有超過2億人訂購了“亞馬遜”的會員。這包括公司的在線視頻和音樂服務。將這些服務與“柯伊伯”衛(wèi)星寬帶服務捆綁在一起可以使該項目實現(xiàn)盈虧平衡?！皝嗰R遜”告訴美國聯(lián)邦通信委員會，消費者對寬帶服務的需求“遠遠超過了迄今為止提出的所有非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的潛在容量，包括‘亞馬遜’的柯伊伯系統(tǒng)。”

“柯伊伯”的衛(wèi)星類似太空探索技術公司的“星鏈”系統(tǒng)，也部署在低傾角、低軌道上，使用相控陣天線，其第一批衛(wèi)星將部署578顆，覆蓋南北緯39°至56°的地區(qū)。隨后第二批衛(wèi)星將覆蓋中間赤道地區(qū)的空缺。3236顆衛(wèi)星中有784顆衛(wèi)星將部署在最低的590千米軌道上，另外1296顆衛(wèi)星將在高出20千米的軌道上運作，而1156顆衛(wèi)星將在更高的630千米軌道上，總計覆蓋98個軌道面。

在空間安全方面，“柯伊伯”的衛(wèi)星設計壽命7年，并且也使用氪電推——壽命比“星鏈”的要久一些，并且“亞馬遜”宣稱失效的衛(wèi)星會在10年內再入大氣層。“亞馬遜”表示，如果衛(wèi)星在預定的等待周期過后仍然無法聯(lián)系上地面站，它將自動執(zhí)行退役程序。該退役過程包括降低軌道，然后耗盡電池，清空燃料管線和油箱，并確保充電電路永久關閉或熔斷以消除意外充電的風險。

▲ “柯伊伯”電推進系統(tǒng)試車

“亞馬遜”表示，積極處置的衛(wèi)星應在一年內使用機載推進器脫離軌道。每顆衛(wèi)星將預留約6.7千克的推進劑，以在失聯(lián)后自行將軌道降低至350千米。計劃將柯伊伯衛(wèi)星發(fā)射到低于現(xiàn)有空間站的高度，并在將衛(wèi)星提升到目標軌道之前在那里進行系統(tǒng)檢查。 這一點也和“星鏈”一致。

柯伊伯衛(wèi)星將比“星鏈”的更小，“亞馬遜”宣稱它們會比“星鏈”更加廉價，但尚無法證明這一點。同樣的，“亞馬遜”暗示自己的用戶終端相比“星鏈”的更為便宜，而且體積更小，重量更輕，但目前尚未有公開報道涉及這一點。

2020年7月31日，美國聯(lián)邦通信委員會正式批準建設“柯伊伯”星座，但要求“亞馬遜”必須在2026年7月30日之前發(fā)射至少50%的衛(wèi)星以維持其授權，并在2029年7月30日之前完成整個星座發(fā)射。

但是，這個項目的遲滯，使得大部分人一度忘記了在瘋狂組網的“星鏈”和在夾縫中求生存的“一網”之外，還有另一個不缺錢但進展緩慢的“柯伊伯”項目。