SpaceX首批60颗“星链”卫星升空!开启太空互联网新篇章

来源:腾讯科技   4月前   

视频:SpaceX发射Starlink卫星将为全球供给互联网办事,时长约1分33秒

 

北京时间2019年5月24日上午10点30分,太空摸索技巧公司(SpaceX)一次把60颗卫星发射升空,发射地点位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角(SLC-40),采取的是成熟靠得住的猎鹰9(Block5)运载火箭。根据卫星的重量和数量,可计算出本次发射卫星载荷达14吨,但另据马斯克此前twitter,此次载荷达18.5吨,假设是如许的话,本次发射简直达到了猎鹰9运力的极限。

 

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升空刹时

 

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这是此前马斯克在twitter上表露的60颗卫星叠放在猎鹰9火箭整流罩内的情形

 

起首火箭把这批卫星安排到440千米的轨道上,然后卫星依附本身的动力爬升至550千米的既定高度。这批卫星是用于进一步验证“星链”(Starlink)筹划的。本年内,SpaceX将会发射真正用于实际通信的卫星。

 

预估耗资100亿美元的“星链”

 

“星链”是SpaceX公司正在研发的“卫星星座”工程,努力于构成一个低本钱、高覆盖的天基全球通信体系。SpaceX也筹划向军方和科研机构售卖卫星办事。星链搜集须要10多年才能构建完成,预估耗资100亿美元。

 

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在太空展开太阳能板的模样(留意是单个)

 

2015年星链筹划启动,2018年2月份,两颗原型测试卫星进入太空,本次发射是第二批测试卫星,也是初次大年夜范围投放实验,总共60颗卫星,作为实验卫星,它们之间并没有激光链路相连,但有与空中通信的才能,随着后续持续新卫星的发射,早期的这些卫星会被逐步代替。据计算,假设想对地球停止最小程度的宽带覆盖,也至少要360颗卫星才行,720颗卫星可以或许完成中等程度的覆盖。估计最早2020年才能够开端投入贸易运营。

 

星链这个名字起得很有诗意,寓意是经过过程技巧手段把上万颗卫星链接成一张巨大年夜的通信搜集。下面我们也提到,本次发射尚属于实验性质,卫星和卫星之间还不克不及采取激光相互通信。在将来,卫星和卫星的通信采取激光,由于传统的微波通信遭到传输容量的限制,成为星间通信“瓶颈”。现代的卫星通信在精确的基本上,须要量大年夜、及时、传输间隔远,这请求卫星通信具有更高的传输数据率。星间激光通信所应用的激光比微波频率高3至4个数量级。据通信专家简介,星间激光通信无需频率请求许可,而传统的无线电波频段是计谋资本,今朝国际电联严格管控星载微波频段,很难请求大年夜容量数据带宽,激光通信意味着绕开了“管束空路”,取得了更广阔的便利空间。星间激光通信具有比微波更窄的波束,旌旗灯号覆盖范围很小,因此具有很好的抗搅扰和抗截获才能。

 

若何构造12000颗卫星?

 

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起首完成组网的这1584颗卫星将分布在40个轨道平面上,每个轨道平面庞纳66颗卫星

 

根据筹划,星链体系总共由大年夜约12000颗卫星构成,这些浩大的卫星分布在三个不合的轨道高度层上。这1万多颗卫星的轨位资本来之不容易,是SpaceX公司与美国联邦通信委员会(FCC)屡次请求的成果。

 

卫星的构造方法曾经屡次停止调剂,据最新的消息是:有大年夜约7500颗卫星运转在340千米的轨道上;大年夜约1600颗卫星运转在550千米的轨道上;大年夜约2800颗卫星运转在1150千米的轨道上。

 

个中,340千米轨道上的卫星采取的是V波段停止通信,550千米高度和1150千米高度上的卫星采取的Ku和Ka波段。

 

我们知道,电磁波谱是按照频率由低到高分列而成的,光也是一种电磁波,只不过频率更高一些,高达300THz阁下。

 

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部分电磁波谱

 

V波段的频率为60-80GHz;K波段的频率为18-27GHz;Ku的含义是比K波段的频道要低(under),频率为12-18GHz,Ka的含义是比K波段的频道要高(above),频率为27-40GHz。

 

V波段在通信中较少应用,星链中逾越折半的卫星都处于该波段,运转在最低的340千米高的轨道上。换算一下可知,V波段的波长介于6mm到8mm之间,属于毫米波。前段时间,拍摄黑洞第一幅照片应用的电磁波波长为1.5mm,属于同一类。

 

我们再来看一下卫星分布高度的玄机:三层星链卫星都是低轨卫星,比拟之下,地球同步运动轨道上的卫星要远很多,达到了36000千米的高度。低轨的好处是旌旗灯号延迟短,这固然是由于近的缘由,固然旌旗灯号以光速进步,但对时间很敏感的仪器来讲,照样有很大年夜差其他。同步轨道上的卫星延迟大年夜约477毫秒,星链卫星的延迟仅仅25到35毫秒,可以或许达到光纤的程度。

 

据悉,起首完成组网的将是处于550千米高度上的1584颗卫星,这1584颗卫星将分布在40个轨道平面上,每个轨道平面庞纳66颗卫星,轨道倾角为25度,比其他两个轨道层上的卫星倾角要小。

 

大年夜家会留意到,有逾越折半的卫星位于最低的340千米的轨道上。在这类轨道上的卫星遭到的运转阻力较大年夜,固然100千米的高度规定为太空,但340千米的高度照样有淡薄的气体对卫星的运转形成阻力的,不知道SpaceX应用了甚么样的黑科技来克服这类后天优势。

 

为了合营这12000颗卫星的通信,SpaceX也正在积极向FCC请求在空中建造100万个空中站的筹划。空中站是为了接收由卫星发送的旌旗灯号,同时接收由终端用户和其他空中站发来的旌旗灯号。

 

小步快跑,敏捷迭代

 

SpaceX公司高效的运作方法给人留下深刻的印象,从猎鹰1火箭到猎鹰9火箭,从重型猎鹰到龙飞船,都是在敏捷迭代过程当中逐步成熟起来的,简直没听说有“定型”这一说。异样,在星链卫星的研发上,也是本着这类准绳,12000多颗卫星赓续发射赓续优化改进。每颗卫星重约227公斤,搭载有一个扁平的高通量天线和单个太阳能发电板。60颗这类卫星也恰好可以或许充分应用猎鹰9的运载才能。

 

在完成这12000个卫星的研发后,SpaceX生怕不再单单是一个火箭发射公司,也会变成一个相当凶猛的卫星制造公司了。

 

卫星装备先辈的离子推动器

 

每颗星链卫星上都搭载有离子推动器(霍尔推动器),可以或许调剂卫星在轨道上的地位,保持轨道高度,可以或许在卫星报废后的主动脱轨,乃至可以或许主动躲避太空渣滓的碰撞等等。

 

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NASA测试的离子推动器

 

离子推动器在航天器中有着愈来愈广泛的应用,固然这类推动器推力无限,但经过长时间的冲量积聚,也能对航天器产生可不雅的速度改变。离子推动器最大年夜的长处是比冲大年夜,比冲大年夜意味着可以或许增添燃料的携带,减轻卫星的重量。

 

平日,离子推动器大年夜多采取“氙”作为离子源,但星链卫星上采取的是氙的本家元素,另外一种惰性气体”氪“做离子源,这能够是后者的价格比前者便宜吧。由于我们都知道马斯克曾经节约到了”捡褴褛“的程度,航天爱好者们私下称他为”褴褛王“。由于每次火箭发射,他把可以或许收受接收的器械都收受接收,除火箭一级助推器和芯级以外,整流罩也不放过。

 

每颗卫星的应用寿命大年夜约为5到7年,退役后,推动器主动为卫星加速促使其脱轨,脱轨后的卫星会坠入大年夜气层焚毁。今朝,星链卫星可以或许做到熄灭掉落95%的重量,随着技巧的迭代,将来的卫星可以或许做到100%的烧毁,纰谬对面上的人或修建形成任何能够的伤害。

 

激烈的市场竞争

 

我们知道,比来几年“卫星星座”异常热点,也是各路卫星公司“讲故事”的高频词汇。总部位于英国的“OneWeb”卫星公司是SpaceX异常微弱的竞争敌手。这家公司简直与SpaceX同时提出了类似的卫星安排蓝图。2019年2月28日,OneWeb已应用俄罗斯的同盟火箭把6颗卫星送入轨道,筹划安排卫星的数量为650颗。

 

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2019年2月28日,OneWeb已应用俄罗斯的同盟火箭把6颗卫星送入轨道

 

2015年,三星公司也提出过一项由4600颗卫星构成的卫星星座通信搜集筹划。同年,加拿大年夜公司(Telesat)提出过一个范围较小的,由117颗卫星构成的卫星通信搜集,欲望2021年投入应用。

 

2019年4月,亚马逊宣布了所谓的“柯伊伯工程”(Project Kuiper),欲望在接上去的十年内安排3236颗通信卫星。

 

在中国,也有很多国企或私企在摩拳擦掌,预备进入卫星星座这张大年夜网中。

 

从全体来看,SpaceX具有其他公司都没有的优势,那就是用本身的火箭发射本身的卫星,不管从本钱角度,照样从可控角度看,都是其他公司难以望其项背的。

 

马斯克的太空妄图

 

马斯克是铛铛代界上最知名的企业家之一,从特斯拉到SpaceX都展示出他那旺盛的开辟才能。他曾经表示,欲望本身在火星上与世长辞。这可不是幻想,从重型猎鹰火箭的成功飞翔到“星舰”飞船的研发,都在一步步接近这个妄图。他挣钱的目标仿佛就是为了飞出地球,定居火星,令人类成为多星球物种。

 

据悉,SpaceX乃至还假想把星链复制到火星上去,为将来人类在火星上的活动供给通信保证。希望马斯克的办法可以或许再快一些,让读这篇文章的同伙也都可以或许看到火星上的星链卫星布网成功。