《電子技術(shù)應(yīng)用》
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“星鏈”之運(yùn)營(yíng)密碼

2022-10-18
作者:普神之火
來(lái)源:太空與網(wǎng)絡(luò)

  馬斯克日前宣布,“星鏈衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的全球用戶(hù)達(dá)到100萬(wàn),。同時(shí),,“星鏈”衛(wèi)星也已經(jīng)發(fā)射升空3400余顆,服務(wù)范圍已經(jīng)覆蓋包括南極洲在內(nèi)的全球各大洲,,對(duì)海上,、空中的服務(wù)也即將全面鋪開(kāi),真正實(shí)現(xiàn)全球應(yīng)用,。從2019年5月首次發(fā)射,,“星鏈”在不足3年半的時(shí)間里從無(wú)到有,其建設(shè)與應(yīng)用取得的飛速發(fā)展,,與其高效的運(yùn)營(yíng)具有緊密關(guān)系,。

  一、運(yùn)營(yíng)理念

  (一)軟件定義,。通過(guò)對(duì)“星鏈”衛(wèi)星版本的不斷升級(jí),,SpaceX增強(qiáng)了衛(wèi)星的通信保障能力,增加了新的功能載荷,,但更重要的是“星鏈”星座的軟件定義能力,。在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,SpaceX通過(guò)地面重建“星鏈”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷調(diào)整完善軟件,,大大提高“星鏈”網(wǎng)絡(luò)速率,;SpaceX還具備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將軟件分發(fā)至“星鏈”用戶(hù)終端進(jìn)行升級(jí)的能力。通過(guò)軟件調(diào)整,,SpaceX還可以改變衛(wèi)星的空中運(yùn)行姿態(tài),,降低對(duì)地面天文觀(guān)測(cè)的影響。美軍歐洲總部空軍司令部8月采購(gòu)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時(shí),,“星鏈”的軟件定義的廣域網(wǎng)(SDWAN)特點(diǎn)是其中標(biāo)的重要因素,。而“星鏈”團(tuán)隊(duì)在俄烏沖突早期通過(guò)軟件更新成功應(yīng)對(duì)俄網(wǎng)絡(luò)攻擊,是“星鏈”網(wǎng)絡(luò)軟件定義能力的最有力證明,。

  (二)自主運(yùn)營(yíng),。SpaceX強(qiáng)調(diào)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化,目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自主運(yùn)營(yíng),,降低人工干預(yù)程度,。其原因在于“星鏈”星座基礎(chǔ)設(shè)施的巨大規(guī)模、分布的廣闊范圍,、技術(shù)的高度復(fù)雜等,,依靠大量人工實(shí)施全面、直接地監(jiān)視,、控制,、管理,、維護(hù)難度巨大。為此,,“星鏈”團(tuán)隊(duì)中設(shè)有運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)崗位,,具體負(fù)責(zé)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)、擴(kuò)展的工具與流程開(kāi)發(fā),,保證基礎(chǔ)設(shè)施的高度可操作性,、可維護(hù)性;開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)定制軟件,,實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài),、性能的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、告警與應(yīng)對(duì),;對(duì)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化軟件進(jìn)行升級(jí)迭代等,。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的快速檢測(cè)、表征以及異常情況處置的自動(dòng)化,,最大限度地減少人工干預(yù),。

  (三)建運(yùn)一體,。在“星鏈”的日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,,只有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心有固定編組、固定人員,,專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)常態(tài)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控運(yùn)營(yíng),。在“星鏈”的導(dǎo)航控制、星座管理,、碰撞規(guī)避等方面,,雖設(shè)有專(zhuān)門(mén)編組,但其組成人員在擔(dān)負(fù)上述職責(zé)的同時(shí),,還負(fù)責(zé)星座的軌道設(shè)計(jì),、自主導(dǎo)航與控制技術(shù)、自主避撞技術(shù)等開(kāi)發(fā),;而在“星鏈”網(wǎng)絡(luò)受到攻擊,、服務(wù)中斷等重大情況時(shí),更是由多個(gè)部門(mén)人員聯(lián)合應(yīng)對(duì),。通過(guò)研發(fā)與運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)的相對(duì)統(tǒng)一的方式,,既保證了技術(shù)研究與實(shí)際應(yīng)用的具體結(jié)合,又提高了網(wǎng)絡(luò)異常事件的應(yīng)對(duì)處置效率,,同時(shí)還降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的整體成本,。

  二,、空間運(yùn)營(yíng)管理

 ?。ㄒ唬┻\(yùn)營(yíng)管理內(nèi)容

  一是發(fā)射后,。“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,,在地面控制下,,首先進(jìn)入距地面210公里的初始軌道,隨后利用星載“霍爾”推進(jìn)器抬升軌道,,部分衛(wèi)星直接進(jìn)入距地球約550千米的最終軌道,,部分則在距地球約380千米的過(guò)渡軌道,在停留一段時(shí)間后再進(jìn)入550千米高度不同軌道面,。這一過(guò)程一般持續(xù)4至5個(gè)月時(shí)間,。

  二是入軌后。進(jìn)入550千米最終軌道后,,衛(wèi)星將運(yùn)行近5年時(shí)間直至退役,。期間,“星鏈”衛(wèi)星對(duì)其他空間目標(biāo)的跟蹤監(jiān)視,、對(duì)可能碰撞事件的規(guī)避,、對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)事件的應(yīng)對(duì),也需要持續(xù)進(jìn)行長(zhǎng)期不斷地跟蹤控制,。

  三是到壽后,。衛(wèi)星完成預(yù)期工作時(shí)間后幾周內(nèi),將在地面控制下,,利用霍爾發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力將其從軌道推離,;在適當(dāng)高度啟動(dòng)高阻力模式,利用大氣層的阻力使衛(wèi)星進(jìn)一步降速并快速脫離軌道,,實(shí)現(xiàn)到壽衛(wèi)星的再入大氣層完全燒蝕,。

  (二)運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)

  SpaceX的任務(wù)控制中心位于加利福尼亞州霍桑市SpaceX總部工廠(chǎng)內(nèi)一角,,席位24個(gè),,除負(fù)責(zé)其火箭的發(fā)射行動(dòng)監(jiān)控、載人行動(dòng)管理以及未來(lái)登月,、登陸火星等行動(dòng),。同時(shí),SpaceX在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角,、加利福尼亞州范登堡基地也設(shè)有發(fā)射控制室,,在美軍協(xié)助下實(shí)施發(fā)射控制。而在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后,,對(duì)其實(shí)施抬升前檢測(cè),、狀態(tài)控制、軌道控制、碰撞規(guī)避,、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè),、數(shù)據(jù)分析、軟件升級(jí)等,,則主要由SpaceX在華盛頓州西雅圖市雷德蒙德的“星鏈”部門(mén)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé),。

  一是導(dǎo)航控制團(tuán)隊(duì)。在“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空后接管,,主要負(fù)責(zé)對(duì)衛(wèi)星軌道,、姿態(tài)等進(jìn)行控制,下設(shè)“星鏈”衛(wèi)星導(dǎo)航控制,、星座管理,、碰撞規(guī)避等三個(gè)小組,成員共10余人,,采用最早于2016年5月開(kāi)始研發(fā)的專(zhuān)用指揮控制網(wǎng)絡(luò),,其遙測(cè)、跟蹤與指揮(TT&C)天線(xiàn)建于華盛頓州布魯斯特,。該團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員除負(fù)責(zé)“星鏈”衛(wèi)星空間交通的管理與星座維護(hù)外,,還負(fù)責(zé)衛(wèi)星軌道的設(shè)計(jì)、自主規(guī)避系統(tǒng)與技術(shù)的開(kāi)發(fā),。同時(shí),,其人員要與美太空軍第18空間防御中隊(duì)等外部機(jī)構(gòu)常態(tài)化協(xié)作。

  二是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心,。為專(zhuān)設(shè)機(jī)構(gòu),,由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)工程師、分析師,、技術(shù)員等專(zhuān)責(zé)人員組成,,并分不同輪換班組全年7*24小時(shí)不間斷工作。負(fù)責(zé)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行,,探測(cè),、發(fā)現(xiàn)、報(bào)告并排除衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)間操作性與連通性異常,,協(xié)助實(shí)施系統(tǒng)升級(jí)更新,、提高網(wǎng)絡(luò)整體性能等。對(duì)“海上星鏈”等新業(yè)務(wù)是否滿(mǎn)足美政府機(jī)構(gòu)技術(shù)要求,、影響的分析,,也由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心提出。

  三是安全管理團(tuán)隊(duì),?!靶擎湣辈块T(mén)內(nèi)設(shè)產(chǎn)品安全崗位,人員具有漏洞開(kāi)發(fā)與解決、安全架構(gòu)設(shè)計(jì),、固件安全,、操作系統(tǒng)安全等專(zhuān)長(zhǎng),擔(dān)負(fù)系統(tǒng)安全審查,、威脅探測(cè)與應(yīng)用、系統(tǒng)安全升級(jí)等任務(wù),。

  (三)外部輔助機(jī)構(gòu)

  一是美太空軍第18空間防御中隊(duì),。前稱(chēng)第18空間控制中隊(duì),2022年4月改為現(xiàn)名,,駐加利福尼亞州范登堡基地,,負(fù)責(zé)指揮和控制美軍甚至美科研機(jī)構(gòu)(如麻省理工林肯實(shí)驗(yàn)室)相關(guān)裝備組成的太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò),以監(jiān)視全球太空發(fā)射活動(dòng),;對(duì)空間所有物體進(jìn)行監(jiān)視,、跟蹤、編目與識(shí)別,;對(duì)空間目標(biāo)發(fā)生碰撞,、解體、再入大氣層的時(shí)間,、地點(diǎn)及其殘骸的可能落點(diǎn)等情況發(fā)布預(yù)警,;牽頭負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)空間事件處理、在軌碎片風(fēng)險(xiǎn)緩解等工作,。同時(shí),,該中隊(duì)還與相關(guān)大學(xué)以及國(guó)際空間機(jī)構(gòu)保持業(yè)務(wù)聯(lián)系。SpaceX“星鏈”衛(wèi)星的發(fā)射,、軌道運(yùn)行,、碰撞規(guī)避以及到壽脫軌均需要與第18空間防御中隊(duì)合作,獲得該中隊(duì)空間態(tài)勢(shì)情報(bào)信息支持,。

  二是空間態(tài)勢(shì)感知商業(yè)機(jī)構(gòu),。2016年成立的LeoLabs公司,一直在建設(shè)商業(yè)空間態(tài)勢(shì)感知能力,,為美國(guó)軍方,、航天企業(yè)提供空間態(tài)勢(shì)監(jiān)視、預(yù)警服務(wù),。日本航空自衛(wèi)隊(duì)2022年5月也與該公司簽署了數(shù)據(jù)服務(wù)合同,。目前該公司已在美阿拉斯加州、德克薩斯州各建立1部地面相控陣?yán)走_(dá),,在新西蘭和哥斯達(dá)黎加各建立2部相控陣?yán)走_(dá),,并正在澳大利亞和亞速爾群島建設(shè)新雷達(dá),以對(duì)飛越其觀(guān)測(cè)區(qū)域的任何太空物體實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè)。LeoLabs聲稱(chēng),,相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)近地軌道10厘米太空物體的監(jiān)測(cè)能力,,其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小至2厘米的空間物體的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)。目前,,包括美軍及“星鏈”,、OneWeb、Planet在內(nèi)的60%的近地軌道衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)都依賴(lài)該公司的數(shù)據(jù)服務(wù),。

  三是空間氣象預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu),。空間氣象的好壞,,直接影響“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射后能否成功入軌,。美國(guó)NOAA空間氣象預(yù)報(bào)中心,以及太空軍第45三角洲部隊(duì),,擔(dān)負(fù)空間天氣預(yù)測(cè)的職責(zé),,并為空間發(fā)射活動(dòng)提供氣象預(yù)警。是美國(guó)NOAA空間天氣預(yù)測(cè)的補(bǔ)充,。2022年2月3日,,因空間天氣預(yù)測(cè)失誤,新發(fā)射的一批“星鏈”衛(wèi)星受到的空氣阻力比此前增加50%,,導(dǎo)致38顆衛(wèi)星再入大氣層燒毀,,SpaceX因此受到1000萬(wàn)美元以上的損失。在隨后一次“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中,,SpaceX提高了衛(wèi)星初始軌道高度,,以避免再次受到不利空間天氣可能的影響。

  三,、關(guān)鍵任務(wù)運(yùn)營(yíng)

  (一)軌道控制,。利用衛(wèi)星載GPS系統(tǒng)、地面探測(cè)系統(tǒng),,“星鏈”控制人員監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的高度,、速度等信息,控制其進(jìn)行轉(zhuǎn)軌等機(jī)動(dòng),。首先,,“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射后進(jìn)入距地面210千米的初始軌道后,地面人員對(duì)其進(jìn)行初始測(cè)試,,對(duì)未能通過(guò)測(cè)試或因空間不利天氣難以入軌的衛(wèi)星采取挽救措施(在2月新發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星遇到不利太空天氣后,,“星鏈”地面團(tuán)隊(duì)曾控制其轉(zhuǎn)入“安全模式”,以平面狀態(tài)飛行盡量減少空氣阻力),,在措施失效使其再入大氣層燒毀,。其次,,地面控制人員控制通過(guò)測(cè)試的衛(wèi)星,利用其“霍爾”發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢抬升軌道,,向550千米最終軌道直接或通過(guò)380千米過(guò)渡軌道間接轉(zhuǎn)移,。期間,地面控制人員控制衛(wèi)星采取特殊展開(kāi)姿態(tài),、適度旋轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng),,保證獲得足夠太陽(yáng)能量發(fā)電、與地面保持持續(xù)聯(lián)系的同時(shí),,避免太陽(yáng)光反射對(duì)地面天文觀(guān)測(cè)等的影響,。最后,衛(wèi)星進(jìn)入550千米最終軌道后,,在地面控制下再次重新調(diào)整姿態(tài),,將衛(wèi)星通信天線(xiàn)朝向地球,,將太陽(yáng)能陣列起豎并朝向太陽(yáng),,以獲得足夠電力供應(yīng)。

 ?。ǘ┛臻g避撞,。“星鏈”衛(wèi)星以其未來(lái)4萬(wàn)顆的巨大規(guī)模,引起美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)及其他近地軌道運(yùn)營(yíng)商的廣泛安全憂(yōu)慮,。2021年8月,,英國(guó)南安普頓大學(xué)研究人員認(rèn)為,在“星鏈”完成12000顆衛(wèi)星部署后,,由其引發(fā)的空間碰撞風(fēng)險(xiǎn)將占90%,。實(shí)際上,2021年,,“星鏈”衛(wèi)星曾兩次接近中國(guó)空間站,,并與歐洲衛(wèi)星空中接近。為此,,SpaceX采取了多種措施:首先,,裝備星載態(tài)勢(shì)感知與規(guī)避系統(tǒng)。通過(guò)“星鏈”衛(wèi)星內(nèi)置“Star Tracker”傳感器,,精確感知每顆衛(wèi)星周邊態(tài)勢(shì),,并與美軍第18空間防御中隊(duì)共享;根據(jù)星載傳感器獲取信息以及第18空間防御中隊(duì)提供的碰撞預(yù)警情報(bào),,“星鏈”衛(wèi)星提前實(shí)施自主機(jī)動(dòng),,避免可能的碰撞。SpaceX于2022年2月下旬稱(chēng),,其衛(wèi)星自主避撞系統(tǒng)已被NASA認(rèn)為值得信賴(lài),,可在碰撞幾率為10萬(wàn)分之一時(shí)即實(shí)施機(jī)動(dòng)規(guī)避,,比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)安全10倍。其次,,臨時(shí)降低衛(wèi)星太陽(yáng)能陣列避免碰撞,。SpaceX還宣稱(chēng),在與太空中其他衛(wèi)星或空間站接近時(shí),,“星鏈”衛(wèi)星還將調(diào)整其正常狀態(tài)下太陽(yáng)能陣列完全展開(kāi)豎起的“鯊魚(yú)鰭”配置,,改為將太陽(yáng)能陣列折疊下降的“閃避”配置,通過(guò)減小前進(jìn)方向上的橫截面積,,以使相撞機(jī)率進(jìn)一步降至原來(lái)的10%至25%,。最后,SpaceX通過(guò)公開(kāi)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)信息避免可能的沖突,。SpaceX通過(guò)Space-Track.org網(wǎng)站“透明”且“持續(xù)”地共享“星鏈”網(wǎng)絡(luò)的信息數(shù)據(jù),,來(lái)提高“星鏈”星座運(yùn)行情況的透明度;同時(shí)自愿向聯(lián)邦通信委員會(huì)提供“星鏈”星座運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告,,為避免可能的空間相撞提供信息參考,。

  (三)安全應(yīng)對(duì),。SpaceX認(rèn)為,,其是其他“民族主義國(guó)家和行為體的攻擊目標(biāo)”,因此高度關(guān)注網(wǎng)絡(luò)與信息安全問(wèn)題,。首先,,在霍桑總部設(shè)置信息安全團(tuán)隊(duì),,在西雅圖雷德蒙德“星鏈”部門(mén)設(shè)置產(chǎn)品安全工程師等安全崗位,,支持常態(tài)化網(wǎng)絡(luò)異常監(jiān)測(cè)、識(shí)別,、分類(lèi)和恢復(fù),,定位和阻止威脅來(lái)源。其次,,對(duì)“星鏈”網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的被攻擊干擾,、服務(wù)異常中斷等異常情況,“星鏈”衛(wèi)星運(yùn)營(yíng),、子系統(tǒng)工程,、軟件開(kāi)發(fā)、導(dǎo)航控制,、網(wǎng)絡(luò)工程,、運(yùn)行自動(dòng)化以及產(chǎn)品安全等專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員合作共同應(yīng)對(duì),包括制定問(wèn)題緩解措施,,針對(duì)異常進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)等,,并提高網(wǎng)絡(luò)異常情況的針對(duì)性快速檢測(cè),、告警與應(yīng)對(duì)能力?!靶擎湣眻F(tuán)隊(duì)在俄烏沖突中,,即通過(guò)對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)軟件的快速更新升級(jí),成功應(yīng)對(duì)了俄方的攻擊,,其效率與效果遠(yuǎn)超美軍水平,。

  四、地面網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)

 ?。ㄒ唬?zhēng)取落地更多國(guó)家

  目前,,“星鏈”服務(wù)已經(jīng)覆蓋全球七大洲共37個(gè)國(guó)家。國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)定,,一項(xiàng)衛(wèi)星服務(wù)在某國(guó)落地前需要獲得該國(guó)政府批準(zhǔn),。為此,SpaceX采取了多種方式推進(jìn):一是在目標(biāo)國(guó)成立分公司直接推廣,。這應(yīng)是“星鏈”推動(dòng)落地的主要方式,,具體包括意大利、西班牙,、奧地利,、愛(ài)爾蘭,、澳大利亞,、新西蘭、菲律賓,、墨西哥,、阿根廷等多國(guó)。但這一方式受到目標(biāo)國(guó)家政府的政策限制,。2021年下半年,,SpaceX在印度成立了由其獨(dú)資控股的子公司,并由馬斯克前合作伙伴,、Sanjay Bhargava任主管,,計(jì)劃2022年底前在印度推出20萬(wàn)套用戶(hù)終端。2022年初,,印度政府未向SpaceX印度子公司頒發(fā)落地許可,,并要求其向印度境內(nèi)5000余名“星鏈”用戶(hù)終端預(yù)定客戶(hù)退款。二是在外交配合下主動(dòng)協(xié)商,。SpaceX為實(shí)現(xiàn)“星鏈”在某個(gè)國(guó)家政府的落地批準(zhǔn),,一般主動(dòng)與該國(guó)政府機(jī)構(gòu)聯(lián)系,并得到美國(guó)外交機(jī)構(gòu)的背后支持,。從SpaceX公司在古巴的推動(dòng)過(guò)程來(lái)看,,SpaceX總裁首先于2021年10月12向巴西通信部發(fā)出進(jìn)行高層視頻會(huì)談邀請(qǐng),;隨后,美國(guó)駐巴西大使館商務(wù)參贊代表SpaceX會(huì)見(jiàn)了巴西通信部高層,,推動(dòng)雙方的視頻會(huì)議進(jìn)程,;在巴通信部長(zhǎng)與馬斯克進(jìn)行了電話(huà)會(huì)談及在美會(huì)面后,巴西國(guó)家電信管理局(ANATEL)于2022年1月28日批準(zhǔn)“星鏈”在巴西提供衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù),。三是允許部分國(guó)家進(jìn)行試點(diǎn)試用,。“星鏈”服務(wù)正在按內(nèi)部測(cè)試-外部測(cè)試-正式服務(wù)的階段逐步推出,。面對(duì)部分國(guó)家對(duì)“星鏈”的疑慮,,SpaceX也允許其以獨(dú)立試點(diǎn)、試用的方式,,檢驗(yàn)“星鏈”的效果,,為后續(xù)全面推開(kāi)創(chuàng)造條件。如智利政府向SpaceX提供了為期一年的非商業(yè)用途實(shí)驗(yàn)許可,,允許“星鏈”在智利國(guó)內(nèi)兩個(gè)地區(qū)的教育,、醫(yī)療等領(lǐng)域試點(diǎn),提供網(wǎng)絡(luò)速率50Mb/秒至150Mb/秒,。

  隨著服務(wù)范圍的不斷擴(kuò)展,,SpaceX為其客服團(tuán)隊(duì)招聘雙語(yǔ)客服人員,針對(duì)相應(yīng)國(guó)家客戶(hù)提供遠(yuǎn)程支持,。目前,,SpaceX已開(kāi)始招聘日語(yǔ)、韓語(yǔ)客服人員,,意味著“星鏈”服務(wù)即將進(jìn)入東北亞地區(qū),。

  (二)擴(kuò)展服務(wù)范圍領(lǐng)域

  隨著“星鏈”星座的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力不斷提高,SpaceX為其推出的服務(wù)范圍,、領(lǐng)域,、方式也在不斷拓展,并成為SpaceX通過(guò)“星鏈”獲取更大利潤(rùn)的重要途徑,。一是服務(wù)的地理范圍由最初的北美洲向歐洲,、大洋洲、南美洲,、亞洲,、非洲逐步擴(kuò)展,今年9月份又將服務(wù)擴(kuò)展至南極洲美國(guó)南極研究中心McMurdo站,,從而實(shí)現(xiàn)了向全球所有大洲提供服務(wù),。二是服務(wù)對(duì)象由最初的普通民眾用戶(hù),逐步向小型企業(yè),、大型民航企業(yè)等商業(yè)用戶(hù)以及美國(guó)軍隊(duì)用戶(hù)等不斷擴(kuò)展,,并針對(duì)不同類(lèi)型服務(wù)提供差異化的性能,,如更高的數(shù)據(jù)上行/下行速率、更短的時(shí)延等,,其服務(wù)費(fèi)用也因此得到提高,;特別是對(duì)美軍的服務(wù),早在“星鏈”最初兩顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射的2018年年底,,SpaceX就已與美空軍簽署為空軍飛機(jī)提供互聯(lián)網(wǎng)通信的合同,。三是服務(wù)領(lǐng)域由地面普通用戶(hù)的固定式服務(wù),逐步向地面機(jī)動(dòng)房車(chē),、空中民航飛機(jī),、海上船舶、鉆井平臺(tái)等多領(lǐng)域機(jī)動(dòng)式服務(wù)平臺(tái)拓展,,不同服務(wù)類(lèi)型適應(yīng)不同環(huán)境的能力也有所完善提高,,其海上服務(wù)計(jì)劃于2023年第一季度實(shí)現(xiàn)對(duì)全球所有海域的覆蓋。

 ?。ㄈ┎扇「嗤茝V模式

  “星鏈”的發(fā)展本就是國(guó)際關(guān)注熱點(diǎn),,但SpaceX利用馬斯克的名人效應(yīng)、社交媒體的傳播優(yōu)勢(shì),,不斷發(fā)布“星鏈”最新進(jìn)展,、試用效果等情況,同時(shí)采取多種推廣模式以實(shí)現(xiàn)落地國(guó)家,、用戶(hù)規(guī)模的迅速攀升:一是充分利用國(guó)際熱點(diǎn),。馬斯克注重通過(guò)協(xié)助美國(guó)、德國(guó),、澳大利亞,、湯加等國(guó)洪水,、颶風(fēng),、火山等救災(zāi)機(jī)會(huì),向各國(guó)政府及民眾展現(xiàn)“星鏈”的高速通信保障能力與不依賴(lài)地面基礎(chǔ)設(shè)施的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),。而SpaceX利用俄烏沖突之機(jī),,通過(guò)多種渠道向?yàn)跆峁?.5萬(wàn)套以上“星鏈”地面終端,并在俄烏沖突中發(fā)揮了重要作用,,成為“星鏈”最成功的廣告,,“星鏈”用戶(hù)規(guī)模自此出現(xiàn)高速增長(zhǎng)。二是完善對(duì)外銷(xiāo)售手段,。SpaceX對(duì)“星鏈”的對(duì)外推廣銷(xiāo)售,,一直走的是直接面向用戶(hù)的相對(duì)封閉、自主,、獨(dú)立的銷(xiāo)售模式,。但2022年初以來(lái),,“星鏈”的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手OneWeb先后與Kymeta、HUGHES等公司簽署分銷(xiāo)協(xié)議,,加大爭(zhēng)奪全球用戶(hù)的步伐,。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)壓力,2022年9月,,SpaceX與遠(yuǎn)程通信提供商Speedcast簽署分銷(xiāo)協(xié)議,,通過(guò)該公司實(shí)現(xiàn)“星鏈”服務(wù)的轉(zhuǎn)售。這是SpaceX就“星鏈”服務(wù)達(dá)成的第一單分銷(xiāo)合作,。三是通過(guò)企業(yè)合作“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”,。SpaceX與美國(guó)第二大通信運(yùn)營(yíng)商T-Mobile于今年8月底宣布合作,將通過(guò)使用“星鏈”衛(wèi)星為偏遠(yuǎn)地區(qū)的手機(jī)用戶(hù)提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),。這是SpaceX在“星鏈”應(yīng)用上的又一次大膽創(chuàng)新,。同時(shí),SpaceX還與蘋(píng)果公司就IPhone手機(jī)使用“星鏈”進(jìn)行通信事項(xiàng)進(jìn)行了協(xié)商,。2020年10月,,SpaceX還實(shí)現(xiàn)了與微軟的合作,為微軟可部署模塊化數(shù)據(jù)中心在偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信提供“星鏈”寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),。

 ?。ㄋ模┩晟频孛婢W(wǎng)絡(luò)設(shè)施

  為確保“星鏈”用戶(hù)的需要,,SpaceX在美洲,、歐洲、大洋洲等用戶(hù)集中地區(qū)建立大量地面站:其中,,北美地區(qū)目前有地面站數(shù)量超過(guò)60個(gè),,歐洲地區(qū)在20個(gè)以上,大洋洲地區(qū)也在30個(gè)左右,。一是地面網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng),。“星鏈”衛(wèi)星間激光通信近已在對(duì)澳大利亞等國(guó)部分地區(qū)的服務(wù)中首次投入運(yùn)用,,SpaceX承諾今年內(nèi)將繼續(xù)得到完善,,未來(lái)將真正實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。但即使未來(lái)激光通信全面應(yīng)用,,地面站作為“星鏈”與互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)接口,,在避免激光通信帶寬擁堵、提高網(wǎng)絡(luò)彈性,、控制局部網(wǎng)絡(luò)異常的可能影響范圍等方面,,地面站的重要性仍不可低估。SpaceX在雷德蒙德專(zhuān)門(mén)設(shè)有國(guó)際基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)崗位,負(fù)責(zé)推動(dòng)“星鏈”地面站等地面基礎(chǔ)設(shè)施的國(guó)際開(kāi)發(fā)合作,、部署與運(yùn)營(yíng),,評(píng)估改善相關(guān)地面基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)情況等,并作為所有地面站的遙控中心,。二是地面站通信裝備,。“星鏈”地面站初期采用英國(guó)Cobham公司Ku波段天線(xiàn),,后期以SpaceX公司自行研制的Ka波段天線(xiàn)為主,,作為“星鏈”與互聯(lián)網(wǎng)的地面網(wǎng)絡(luò)接口。其中,,英國(guó)Cobham公司1.016米直徑MK3系列Ku波段天線(xiàn)發(fā)射頻率14.0-14.5GHz,、接收頻率10.7-12.7GHz,信號(hào)采用右旋圓極化,,發(fā)射增益40.1dBi,,接收增益39.3dBi,天線(xiàn)法蘭處最大輸入功率14.93瓦;SpaceX自行研制的Ka波段天線(xiàn)直徑1.47米,,發(fā)射頻率27.5-29.1GHz或28.35-29.1GHz和29.5-30.0GHz,,接收頻率17.8-18.6GHz和18.8-19.3GHz,信號(hào)采用左右旋圓極化,,接收增益46.9dBi,發(fā)射增益49.5dBi,。天線(xiàn)通信范圍均為地面仰角25度以上,計(jì)劃未來(lái)提高至地面仰角40度以上,。三是指控天線(xiàn),。用于“星鏈”遙測(cè)、跟蹤與指揮(TT&C)的地面天線(xiàn)位于華盛頓州布魯斯特,,天線(xiàn)為直徑5米的拋物線(xiàn)天線(xiàn),,生產(chǎn)商為英國(guó)天線(xiàn)生產(chǎn)商CGC,發(fā)射頻率13.9-13.95GHz,、接收頻率12.2-12.25GHz,信號(hào)采取右旋圓極化,,接收增益52.0dBi,發(fā)射增益56.0dBi,最大輸入功率為38.9瓦,。

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  五,、主要問(wèn)題

  雖然SpaceX的“星鏈”星座已經(jīng)成為迄今全球規(guī)模最大、應(yīng)用最廣的低軌星座,,但從其近年來(lái)的運(yùn)營(yíng)情況看,其仍存在部分短板:

 ?。ㄒ唬┕?yīng)鏈穩(wěn)定性存在不足

  近年來(lái),,新冠疫情的蔓延導(dǎo)致全球供應(yīng)鏈?zhǔn)艿絿?yán)重沖擊,SpaceX的“星鏈”衛(wèi)星生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)同樣受到影響。2021年下半年,,SpaceX公司高層在多個(gè)場(chǎng)合明確表示,,其“星鏈”生產(chǎn)受到全球芯片產(chǎn)能不足的影響。2021年11月,,SpaceX向部分“星鏈”預(yù)訂用戶(hù)發(fā)送郵件稱(chēng),,因芯片供應(yīng)不足導(dǎo)致其地面用戶(hù)終端生產(chǎn)率下降,因此原計(jì)劃于2021年底交付的用戶(hù)地面終端,,不得不推遲至2022年,。甚至“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射所需的火箭燃料組成部分的液氧,也因疫情出現(xiàn)短缺,,影響了火箭的發(fā)射,。為緩解供應(yīng)鏈難題,SpaceX一是針對(duì)芯片等短缺零部件,,向相關(guān)合作生產(chǎn)商提前預(yù)付貨款,,以求穩(wěn)定供應(yīng);二是自行研發(fā),、生產(chǎn)部分芯片,,同時(shí)考慮到新建芯片流水線(xiàn)的巨大時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本,考慮并購(gòu)臺(tái)灣的芯片工廠(chǎng),;三是進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略規(guī)劃,、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理,特別是為衛(wèi)星地面系統(tǒng)相關(guān)材料,、組件和制造尋找替代供應(yīng)商,,以降低單一來(lái)源采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn),確保供應(yīng)連續(xù),。

 ?。ǘ┚W(wǎng)絡(luò)安全性仍有差距

  “星鏈”作為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全高度關(guān)注,。如在用戶(hù)地面終端方面,,除簽名驗(yàn)證等軟件安全措施外,還通過(guò)采用自研,、定制且未公布架構(gòu)的處理器,,防止可能的黑客攻擊。但由3000余顆衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)即將覆蓋全球,,數(shù)十萬(wàn)用戶(hù)終端廣泛分布于美歐等地區(qū),,并正在向其他地區(qū)拓展,為網(wǎng)絡(luò)攻擊干擾提供了有利條件,。一是雖然美軍方聲稱(chēng),,在俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)初期,,SpaceX通過(guò)快速更新軟件代碼,成功應(yīng)對(duì)俄羅斯對(duì)“星鏈”的網(wǎng)絡(luò)攻擊與干擾,,但事實(shí)證明,,“星鏈”網(wǎng)絡(luò)并非牢不可破。比利時(shí)魯汶大學(xué)的一位安全研究員近期就利用自制電路板,,成功繞過(guò)“星鏈”用戶(hù)地面終端的安全防護(hù)措施訪(fǎng)問(wèn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò),,且其成本僅25美元。二是近期“星鏈”在烏克蘭戰(zhàn)場(chǎng)出現(xiàn)的服務(wù)中斷,,不能排除部分網(wǎng)絡(luò)硬件隨著戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)的變化而被俄軍控制,、其網(wǎng)絡(luò)被俄方破解、網(wǎng)絡(luò)通信受到俄方干擾等多種可能,。三是“星鏈”星座的整體穩(wěn)定性仍存在不足,,在2021年8月、2022年1月,、4月及8月底四次中斷,,時(shí)間30分鐘至數(shù)小時(shí)不等,影響全球的“星鏈”用戶(hù),,其網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,、安全性仍需進(jìn)一步完善提高。為此,,SpaceX推出獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃,,鼓勵(lì)黑客對(duì)“星鏈”進(jìn)行攻擊,其意就在盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞,、硬件缺陷,,防止網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)因惡意攻擊而受損。

 ?。ㄈ┱瘟?chǎng)制約應(yīng)用前景

  無(wú)論是“獵鷹”可回收火箭還是“星鏈”低軌衛(wèi)星,,都是由馬斯克帶來(lái)的巨大創(chuàng)新。但馬斯克作為SpaceX,、“星鏈”的核心人物,,其明確的政治立場(chǎng)、“獵鷹”火箭特別是“星鏈”衛(wèi)星的巨大軍事應(yīng)用潛力,,都為真正實(shí)現(xiàn)全球應(yīng)用造成巨大阻礙,。SpaceX公司及馬斯克基于其政治立場(chǎng),與美國(guó)政府的國(guó)家利益與地緣政治相綁定,,首先,,將“星鏈”服務(wù)應(yīng)用于俄烏沖突,并在其中為美西方及烏政府,、軍隊(duì)提供支持,,開(kāi)創(chuàng)了商用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)直接介入他國(guó)軍事沖突的先例,;其次,,馬斯克10月初通過(guò)社交媒體就結(jié)束俄烏沖突提出4項(xiàng)建議,,包括承認(rèn)克里米亞為俄一部分等內(nèi)容,引起烏國(guó)內(nèi)強(qiáng)烈不滿(mǎn),;最后,,針對(duì)近期伊朗國(guó)內(nèi)的民眾抗議行動(dòng),SpaceX在未按國(guó)際規(guī)定取得伊朗政府批準(zhǔn)的情況下,,僅根據(jù)美國(guó)務(wù)院同意便于9月下旬宣布啟動(dòng)對(duì)伊朗境內(nèi)的“星鏈”服務(wù),,使“星鏈”科技創(chuàng)新光環(huán)更加黯淡、政治工具色彩變濃,?!靶擎湣痹絹?lái)越明顯的政治化、軍事化,、意識(shí)形態(tài)化特點(diǎn),,將進(jìn)一步限制其未來(lái)的應(yīng)用前景。


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