太空金矿，卫星疯狂和星链：21世纪星球大战

2021年9月，ITU(国际电信联盟)收到了一份让人哭笑不得的申请：

非洲弱国卢旺达，领土面积略大于浙江舟山，宣布将建设包括32.7万颗卫星在内的2个大型卫星星座。

ITU是联合国旗下的专业机构，负责卫星和无线电资源的分配和管理。近年来，全球卫星的疯狂使ITU越来越不知所措。

要知道，从1957年世界上第一颗卫星，到2022年11月这66年，整个人类社会只发射了14450颗卫星[3]。

然而，仅在2017-2022年，ITU就收到了数百万颗卫星发射申请。不仅是卢旺达，而且每一个大国和航天公司都在从事“军备竞赛”。：

斯普特尼克1号第一颗人造卫星

年底，加拿大高调宣布未来再射10万颗卫星；法国企业E-Space不愿落后，一口气注册了11.6万颗卫星；今年5月，上海蓝箭鸿擎科技也向ITU提交了1万颗卫星的建设计划——这是中国第三个1万颗卫星的建设计划。

ITU于2023年发布《Handbook on Small Satellites(小卫星手册)指出，拥有卫星发射计划的国家和地区已经超过90个。

各国之所以如此激进，罪魁祸首还是那个人——埃隆·马斯克。

在大家还在忙着计划的时候，马斯克的SpaceX已经向地球轨道发射了大约6100个星链。（Starlink）卫星。这类卫星构成了一个巨大的“通信网络”，可以为地球的各个角落提供网络服务。

马斯克用星链直播游戏玩游戏

如今，与世隔绝的巴西原始部落已经通过星链看中了黄色网站；然而，在炮火纷飞的俄乌战场上，星链已经成为战场上唯一的通信手段，被一线士兵称为“战争的上帝”。

一场21世纪的星球大战正在围绕“外太空的上帝”悄然拉开帷幕。

“神”在低轨道上

星链的出现，可以说是与“上帝”八竿子打不开。

众所周知，马斯克为了有一天移民火星创立了SpaceX。理想很伟大，但现实相当骨感:成立之初，SpaceX多次徘徊在破产的边缘，生存是个问题。

2008年，马斯克一度无法支付工资，最终向谷歌创始人谢尔盖·布林借了50万美元[4]。马斯克“穷怕”，一直在想办法筹集火星移民资金。

2014年底，他突然意识到太空中有一个金矿。

由于经济落后、自然环境等因素，很多地区实际上没有基站。目前，仍有大约80%的陆地和95%的海洋地区没有被路面网络覆盖，如巴西原始部落。马斯克认为，利用通信卫星提供网络服务可以弥补这一巨大的市场缺口。

巴西原始部落正在安装星链终端。

“通信行业每年赚1亿美元左右。如果我们能有3%的市场份额，那就是300亿美元，这超过了NASA的预算。” 在内部，他说[5]。

卫星通信在航天领域并非一个新词。

空间内有三条适用于卫星运行的轨道，即低轨。（LEO）、中路轨（MEO），还有地球同步轨道（GEO）。

以前，各大航天机构放置的卫星，大多集中在地球同步轨道上。

地球同步轨道的优点是轨道高度最高，单颗卫星覆盖面积大。只需要一个就可以覆盖当地，三个覆盖全球，建设成本低。缺点是离地球太远，通信质量不高，延迟大。

例如，中国的天通一号是由三颗同步轨道卫星组成的通信系统。国内手机厂商推广的“卫星通话”功能，大部分都是围绕天通一号实现的。

但是马斯克押注的是低轨。

由于离地球最近，低轨卫星可以实现类似于5G的高速网络服务。但由于轨道高度低，单颗卫星覆盖范围狭窄；为保证覆盖率，需要建造一个巨大的卫星集群，这是极其昂贵和困难的。

星链的最终目标是建立一个由42000颗卫星组成的超级集群，这是马斯克的想法。

当时，马斯克对星链的想法其实是一个相当疯狂的想法。因为他不是第一个关注低轨卫星的人；然而，过去几乎所有的尝试都以惨败告终。

盖茨向左，马斯克向右。

在20世纪90年代，摩托罗拉开始了一个雄心勃勃的计划:向低轨道发射77颗卫星，建立一个覆盖全地球的网络。摩托罗拉将这个项目命名为鲟星（Iridium），因为原子序数正好为77，所以金属元素邈。

梭哈，摩托罗拉，很快就引起了硅谷的跟风。

听到这个消息后，比尔·盖茨兴奋地拉着麦克维和沙特王子的“蜂窝电话鼻祖”，建立了Teledesic。；与一家国防承包商合作的高细则建立了Globalstar；那时，还有一家火箭创业公司路轨科学，还成立了一家名为Orbcomm的卫星互联网公司。

然而，上述四家公司在本世纪初集体宣布破产，这一度让工业界“害怕谈论卫星”。盖茨的Teledesic终于倒闭了，其他三家公司卖给了不同的机构。

明星公司“四连爆”的根本原因之一，就是卫星难以低成本量产。

众所周知，传统航天基本上是由国有机构控制的，没有市场竞争的压力。基本上，如何获得高端航天。卫星也是如此:制造基本上是在实验室而不是工厂完成的，价格昂贵，工艺复杂。

上个世纪末，洛克希德·马丁，一家老牌航天工程制造商，为鲟星项目建造了125颗LM700卫星。这些卫星总共花费了大约7亿美元[6]，平均每颗卫星的成本高达560万美元。

LM-700卫星

在正式投入使用后，鲟星只获得了大约20,000个客户[7]，完全摊开了前期费用，光速破产。

但是，马斯克却找到了破局的关键。现在，星链已经成为SpaceX的现金牛业务。

在2023年11月，马斯克宣布星链已实现现金流收入支出。据摩根士丹利计算，2024年星链将带来3.47亿美元的收入，并将继续保持高速增长；预计到2040年，星链的利润将达到420亿美元，占SpaceX收入的82%[8]。

同样是“建造上帝”，为什么马斯克和鲟星的结局完全不同？

复制火箭队的成功

事实上，星链项目也曾经走过一段弯道。

2018年，马斯克算了算账，意识到一个大问题:他自己的卫星还是太贵了。只有将星链的成本降低到1/10。、与此同时，生产速度提高了10倍，这个项目才能实现盈利。显然，星链也没能摆脱瓶颈。

因此，在一个夏天和周六的晚上，马斯克毫无警告地飞到了星链项目所在的西雅图，并解雇了所有的高层。马克·容科萨领导的八名资深火箭工程师接手了这项工作。

事实上，卫星制造方法实际上与火箭非常相似，分为四个主要阶段:设计、生产、测试和组装。过去，SpaceX成功探索了一套改造传统火箭的方法论；现在，马斯克计划复制火箭在星链上的成功。

这种火箭制造方法的核心理念，就是利用工业思维来制造航天器件。具体而言，大致可概括为以下两点：

第一，垂直整合。在汽车行业，垂直整合和自行生产零部件是降低成本的常见方式。当马斯克制造火箭和星链卫星时，他也自己生产零部件。

第二，质疑所有传统，快速迭代。对马斯克来说，没有接近物理极限的设计是有问题的。

例如，在传统卫星设计中，天线和航行计算机是分开的。由于航天工程师的默认情况，两者之间需要热隔离。然而，在容科萨接管团队后，他追着航天工程师问为什么要隔离热量，并强迫对方给出温度测试数据。

经过五次询问，星链的航天工程师受不了了，立即取消了热隔离，做成了天线和航行计算机的集成部分。经过测试，我发现这个设计一点影响都没有。

经过大刀阔斧的改革，第一代V1星链卫星诞生了，其成本约为20万美元/颗，仅为LM700卫星的1/28。随后V2卫星的重量从260KG增加到730KG，并支持手机直接连接，但是单个卫星的成本仍然只有80万美元[9]。

V2星链卫星满载

同时，SpaceX遥遥领先的火箭回收技术，又降低了70%的卫星发射成本[10]。两者结合，星链的商业竞争力一骑绝尘。

2019年5月，第一颗星链卫星进入轨道。四个月后，马斯克用星链发布了一条推特。当时外界并没有意识到，随着星链计划的大获成功，一场全新的21世纪太空大赛即将爆发。

太空圈运动

6月14日，从美国佛罗里达州慢慢起飞的猎鹰9号火箭，配备了22颗星链卫星。按照惯例，SpaceX的社交媒体直播了火箭发射。与自带流量的星舰不同，猎鹰9号的发射并没有引起太多的讨论。

猎鹰9号在2024年前6个月发射了整整60次，平均每2.7天直播一次，比许多带货主播还要勤奋。

值得注意的是，关于星链的发射任务，有43次——马斯克正在加速星链的建设。原因很简单：太空资源并非无限。

第一，低轨所能容纳的卫星数量，是有限的。

在接受《金融时报》采访时，马斯克认为低轨道可容纳数百亿颗卫星[11]。

然而，业界普遍不同意这种说法。哈佛科学家乔纳森·麦克道尔提到，随着轨道越来越拥堵，卫星在没有红绿灯的暴风雨天气下运行将与赛车相媲美，碰撞风险将急剧上升。2021年，星链卫星几乎多次与中国太空站碰撞。

"我非常怀疑，当卫星数量超过10万颗时，是否能安全运转[12]， 麦克道尔说。

第二，卫星通信所需的频段资源，也是有限的。

简而言之，信息从太空传递到地球，主要依赖于电磁波谱。电磁波谱可以根据频率由低到高划分为多个不同特征的频段。低轨卫星的高度主要集中在500-1500km之间，频段集中在Ka、Ku和VQ波段等等。

单一频段所能容纳的通信卫星，实际上是有限的；如果超载，很可能会出现信号干扰、通信质量下降等问题。

现在，主流的Ku波段已经接近饱和，围绕Ka波段的竞争也越来越激烈。伴随着这些频谱资源的饱和，适合卫星因特网业务的波段将进一步减少。

目前，国际电信联盟统一了上述两大关键资源。（ITU）管理；它定义的规则相当简单直接:名额有限。围绕低轨的竞争，本质上是一场与时间赛跑的太空圈运动。

对后来者来说，这注定是一场极其艰难的比赛——当每个人仍然热身时，马斯克已经跑了一半。

尾声

2022年，比尔·盖茨专程参观了特斯拉得州的超级工厂。由于两人都是世界上最富有的人，而且都造了卫星，盖茨倍感相知。但是，这次旅行并不愉快。马斯克在得知盖茨曾经做空特斯拉股票后，表现得异常刻薄。

在推特上，他甚至发了一张盖茨的丑照，阴阳他该减肥了。

很明显，马斯克不是一个容易相处的人；很多时候，他甚至不是一个道德感很强的人。

大众早就习惯了他的各种商业骚操作；对于私德，更是一言难尽。星舰第四次试射后，《华尔街日报》透露，马斯克与SpaceX的见习生和员工发生了异常关系，并多次要求对方生孩子。

但是，他对科技创新的推动，同样难以忽视。

马斯克除了众所周知的星链、火箭和电瓶车外，还参与了DeepMind的早期投资，并创建了OpenAI。马斯克也提出了今天备受关注的通用机器人。

即使是马斯克阴阳，盖茨仍然明确表示， “你可以看看埃隆的做法。但在我们这个时代，没有人比他做得更多，以推动科学和创新的边界。[5]"

一个社会的进步，不可能完全由“圣贤”来完成；至少在科技创新方面，我们应该允许那些开拓者有一些缺陷。

参考资料：

[1] Satellite operators criticize “extreme” megaconstellation filings，spacenews

[2] Over the past six years, governments proposed launching over one million satellites, but where will they all go，the conversation

[3] Space debris by the numbers，ESA

[4] Elon Musk’s Space Dream Almost Killed Tesla，bloomberg

[5] 埃隆·马斯克，沃尔特·艾萨克森

[6] LM 700，astronautix.com

[7] Iridium Fails to Find a Market : Satellite Phone Misses Its Orbit，The New Yorker Times

[8] SpaceX: Prepare for Liftoff，Morgan Stanley

[9] Starlink soars: SpaceX’s satellite internet surprises analysts with $6.6 billion revenue projection，spacenews

[10] 通信行业卫星互联网深度报告:卫星通信发展加快，明星与地球融合的未来可期，中信证券

[11] Elon Musk rejects claims he is squeezing out rivals in space，FT

[12] How many satellites can we safely fit in Earth orbit，space.com

本文来自微信公众号“远川科技评论”（ID:kechuangych），作者：沈丹阳，编辑：陈彬，36氪经授权发布。

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