亮點(diǎn)不少！一網(wǎng)星座歷經(jīng)波折初建成

3月26日，隨著印度LVM3火箭成功發(fā)射英國一網(wǎng)公司36顆衛(wèi)星，一網(wǎng)公司完成了其低軌互聯(lián)網(wǎng)星座一期的最后一次組網(wǎng)部署，即將形成全球服務(wù)能力。一網(wǎng)星座建設(shè)過程中，經(jīng)歷了技術(shù)、政治、經(jīng)濟(jì)等多重考驗(yàn)。按設(shè)計(jì)，這款星座有哪些技術(shù)亮點(diǎn)？具備怎樣的功能和用途？未來它有望如何繼續(xù)發(fā)展，以發(fā)揮更大的作用呢？

建造歷程峰回路轉(zhuǎn)

由于近年來互聯(lián)網(wǎng)流量經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多互聯(lián)網(wǎng)巨頭盯上了數(shù)十億的潛在用戶，一網(wǎng)公司創(chuàng)始人格雷格·懷勒也抱有同樣的夢(mèng)想。他在英國倫敦創(chuàng)立了一網(wǎng)公司，初步目標(biāo)是建設(shè)由數(shù)百顆衛(wèi)星組網(wǎng)的低時(shí)延低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座，宣稱目標(biāo)是“讓地球上所有人在任何地方都能無縫上網(wǎng)”。

印度火箭發(fā)射一網(wǎng)衛(wèi)星（照片來源：印度空間研究組織）得益于公司創(chuàng)辦者對(duì)通信行業(yè)“熟門熟路”，公司初期發(fā)展頗為順利。2014年，一網(wǎng)公司的前身提出計(jì)劃——建設(shè)包括648顆小衛(wèi)星的星座，隨后從瀕臨破產(chǎn)的另一家公司獲得了所需的頻軌資源，并向國際電信聯(lián)盟注冊(cè)。2016年1月，一網(wǎng)公司、歐洲空客防務(wù)及航天公司合資成立一網(wǎng)衛(wèi)星公司，開啟衛(wèi)星生產(chǎn)工作。2017年6月25日，一網(wǎng)公司拿到了美國低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)執(zhí)照，獲準(zhǔn)在美服務(wù)落地。

從互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星項(xiàng)目各方面來看，當(dāng)時(shí)一網(wǎng)公司應(yīng)該是籌備最全面的，且領(lǐng)先同行。正因?yàn)樵擁?xiàng)目在供應(yīng)鏈、頻譜、發(fā)射許可、審批和空間碎片緩解等方面都已先期有所準(zhǔn)備，給予了投資人相當(dāng)大的信心。

此后一網(wǎng)公司遭遇了衛(wèi)星造價(jià)和項(xiàng)目總體成本上漲、在多國申請(qǐng)頻帶遇阻、項(xiàng)目籌資不順等挫折，首批衛(wèi)星發(fā)射也多次延期。不過，隨著2019年2月27日由阿里安航天公司經(jīng)營(yíng)的俄制聯(lián)盟火箭在法屬圭亞那庫魯航天發(fā)射中心運(yùn)送首批6顆原型衛(wèi)星升空，一網(wǎng)公司的前景再次被看好。

然而，受新冠肺炎疫情沖擊，其資金鏈斷裂，一網(wǎng)公司被迫于2020年3月向法院提出破產(chǎn)保護(hù)申請(qǐng)。隨后，英國政府、印度巨頭在7月3日與一網(wǎng)公司達(dá)成了收購協(xié)議，分別注資5億美元。再加上軟銀集團(tuán)、美國休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司、歐洲通信衛(wèi)星公司等投資者慷慨解囊，一網(wǎng)星座總算獲得了足夠的資金支持。

禍不單行，2022年俄烏沖突爆發(fā)后，由于西方制裁，一網(wǎng)公司與阿里安航天公司簽署的使用俄制火箭發(fā)射衛(wèi)星的協(xié)議被迫中止。當(dāng)時(shí)一網(wǎng)星座只完成了一期66%的衛(wèi)星部署工作，僅在北半球較高緯度區(qū)域開通了連接服務(wù)。

所幸一網(wǎng)公司在發(fā)射暫停后不久就開展補(bǔ)救行動(dòng)，分別與美國SpaceX公司、印度新太空公司達(dá)成了新的發(fā)射協(xié)議。此后，美國獵鷹9火箭和印度火箭分別執(zhí)行了3次和2次發(fā)射任務(wù)，最終完成了一網(wǎng)星座一期的部署工作。

技術(shù)亮點(diǎn)不容忽視

隨著星座初步部署完成，一網(wǎng)公司成為第二個(gè)具備全球服務(wù)能力的巨型互聯(lián)網(wǎng)星座運(yùn)營(yíng)者。由于設(shè)計(jì)頗有獨(dú)到之處，與星鏈星座相比，一網(wǎng)星座有著不容忽視的技術(shù)亮點(diǎn)和某些優(yōu)勢(shì)。

一網(wǎng)衛(wèi)星即將裝入火箭整流罩（照片來源：印度空間研究組織）眾所周知，一網(wǎng)星座第一階段利用648顆部署在近地軌道的衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)覆蓋，提供全球?qū)拵Щヂ?lián)和物聯(lián)服務(wù)。這些衛(wèi)星包括588顆值班衛(wèi)星和60顆備份衛(wèi)星，分布在高度1200公里、傾角87.9度的18個(gè)軌道面，相鄰軌道面間隔9度。

這些衛(wèi)星性能不俗，單星發(fā)射質(zhì)量為147.5公斤，載荷包括2個(gè)遙測(cè)天線、2個(gè)Ku波段天線和2個(gè)Ka波段天線，分別用于用戶通信和關(guān)口站通信，通信容量達(dá)到8吉比特/秒，即每秒有望傳輸1GB數(shù)據(jù)。通過采用太陽能板配合鋰離子電池供儲(chǔ)能系統(tǒng)，衛(wèi)星在軌工作壽命約為5年。當(dāng)一網(wǎng)衛(wèi)星在非赤道上空運(yùn)行時(shí)，單顆衛(wèi)星可產(chǎn)生16個(gè)Ku頻段波束，實(shí)現(xiàn)多重覆蓋，每顆衛(wèi)星覆蓋范圍1080×1080公里，確保每個(gè)用戶至少能在1顆衛(wèi)星的“視線”內(nèi)。提供服務(wù)時(shí)，單顆衛(wèi)星與地面用戶終端的連接時(shí)間不超過2.5分鐘，多顆衛(wèi)星可接力完成通信服務(wù)。

從這些描述不難看出，一網(wǎng)星座放棄了星間鏈路設(shè)計(jì)，而是在全球共布設(shè)了44個(gè)關(guān)口站。用戶終端提出服務(wù)請(qǐng)求后，由一網(wǎng)衛(wèi)星通過Ku波段天線接收請(qǐng)求，再由Ka波段天線轉(zhuǎn)發(fā)至可用的關(guān)口站，關(guān)口站則將請(qǐng)求提交給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。返回?cái)?shù)據(jù)后，一網(wǎng)衛(wèi)星通過Ku波段天線將服務(wù)數(shù)據(jù)輸送給用戶終端。

在赤道上空的一網(wǎng)衛(wèi)星為防止與地球同步軌道衛(wèi)星的頻段發(fā)生互相干涉，特別設(shè)計(jì)應(yīng)用了“漸進(jìn)傾斜”技術(shù)。簡(jiǎn)單地說，在過去的技術(shù)條件下，當(dāng)赤道上空的一網(wǎng)衛(wèi)星剛好運(yùn)行到地球同步軌道衛(wèi)星下方時(shí)，一網(wǎng)衛(wèi)星的信號(hào)不佳，只能關(guān)閉衛(wèi)星服務(wù)；但“漸進(jìn)傾斜”技術(shù)可以通過改變非垂直干涉“窗口”衛(wèi)星的俯仰姿態(tài)，逐步傾斜衛(wèi)星信號(hào)波束，在垂直干涉“窗口”衛(wèi)星關(guān)閉服務(wù)的情況下，赤道星下點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的客戶仍能獲得服務(wù)。

在衛(wèi)星制造方面，一網(wǎng)星座頗有亮點(diǎn)。公司借鑒汽車制造業(yè)經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)了全球首個(gè)先進(jìn)衛(wèi)星批量制造工廠、世界首條衛(wèi)星生產(chǎn)流水線，通過一體化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、總裝與測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了每月40顆衛(wèi)星的生產(chǎn)速率。生產(chǎn)中，公司大量采用協(xié)作機(jī)器人、自導(dǎo)引運(yùn)輸車等自動(dòng)化措施，使零部件測(cè)試流程提前于部件交付，并利用數(shù)字化測(cè)試，大幅提升了生產(chǎn)效率。

大量衛(wèi)星被發(fā)射后，空間碎片緩解措施必不可少。一網(wǎng)衛(wèi)星采用氙離子推進(jìn)器，進(jìn)入數(shù)百公里高的初步軌道后，將依靠電推系統(tǒng)開展軌道提升，花費(fèi)約3個(gè)月時(shí)間，最終進(jìn)入高度1200公里的軌道。衛(wèi)星失效后，借助可靠的氙氣電推進(jìn)系統(tǒng)，有望在5年內(nèi)將軌道近地點(diǎn)改為小于200公里，最終墜落大氣層中燒毀。

全球拓展力爭(zhēng)上游

一網(wǎng)星座一期部署完成后，下一步任務(wù)就是應(yīng)用推廣。2022年7月，一網(wǎng)公司和歐洲通信衛(wèi)星公司宣布了合并計(jì)劃，使得在近地軌道上的一網(wǎng)星座可以與地球靜止軌道上的大型視頻數(shù)據(jù)中繼/寬帶衛(wèi)星平臺(tái)緊密協(xié)作。

這被認(rèn)為是商業(yè)衛(wèi)星通信市場(chǎng)的一次重大整合。1977年成立的歐洲通信衛(wèi)星公司運(yùn)營(yíng)著36顆地球同步軌道通信衛(wèi)星，這些衛(wèi)星通常比近地軌道寬帶衛(wèi)星更大且功率更強(qiáng)，在固定的地理區(qū)域?yàn)榇罅靠蛻籼峁┓?wù)。但它們?cè)诘厍騼蓸O的信號(hào)覆蓋范圍有限，通信延遲也值得關(guān)注，如今與近地軌道星座“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手”，必將取長(zhǎng)補(bǔ)短，獲取更佳的綜合效益。

一網(wǎng)公司通過分銷商向各國企業(yè)和政府客戶提供寬帶互聯(lián)服務(wù)，特別是在印度企業(yè)持股后，有助于進(jìn)一步拓展服務(wù)市場(chǎng)。據(jù)悉，一網(wǎng)已經(jīng)與休斯通信印度私人有限公司簽署了6年期寬帶分銷交易，后者是印度企業(yè)巴帝電信和美國休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司的合資公司。而美國休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司也是一網(wǎng)公司的小股東，正在印度等地為其建設(shè)關(guān)口站。

商業(yè)推廣和硬件建設(shè)幾乎是齊頭并進(jìn)。在星座一期建設(shè)完成后，一網(wǎng)公司致力于更大的星座二期項(xiàng)目，最終計(jì)劃在1200公里高度近地軌道上部署6372顆衛(wèi)星，在8500公里高度的中軌道部署1280顆衛(wèi)星。有分析認(rèn)為，預(yù)計(jì)一網(wǎng)星座二期項(xiàng)目的歐洲特色更濃，歐洲通信衛(wèi)星公司的資源將為其提供資金支持。

此外，第二代一網(wǎng)衛(wèi)星將優(yōu)先在英國制造，并計(jì)劃從2025年開始使用可回收復(fù)用的人族系列火箭發(fā)射。

隨著商業(yè)衛(wèi)星“參軍”趨勢(shì)興起，英國政府還在考慮把一網(wǎng)星座拓展為軍用級(jí)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的替代品。由于英國脫歐，英國軍方不能保證未來順利使用歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的軍用級(jí)加密信號(hào)，一網(wǎng)星座為其提供了一種可能的備用方案。可以說，一網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)將逐步涉足英國具有戰(zhàn)略意義的領(lǐng)域，助其向航天領(lǐng)域先進(jìn)行列“發(fā)起沖鋒”。（作者：于遠(yuǎn)航）